DE102022120476A1

DE102022120476A1 - Verfahren und Aufklärungssystem zur Aufklärung eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne in einen definierten Luftbereich

Info

Publication number: DE102022120476A1
Application number: DE102022120476.6A
Authority: DE
Inventors: Kurt Bratz; Klaus Niesen; Andre Wieskus; Jörg Brinkmeyer
Original assignee: Globe Uav GmbH; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Globe Uav GmbH; Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufklärung eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne (20) in einen definierten Luftbereich (2) mittels einer Begleitdrohne (10). Das Verfahren umfasst ein Steuern (180) der Begleitdrohne (10), so dass die Begleitdrohne (10) die Fremddrohne (20) verfolgt. Insbesondere wird beim Steuern (180) die Begleitdrohne (10) gesteuert, die Fremddrohne (20) zu verfolgen, bis die Fremddrohne (20) eine Landestelle (22) erreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Aufklärungssystem zur Aufklärung eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne in einen definierten Luftbereich sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.
Hintergrund der Erfindung
Drohnen, insbesondere in Form von sogenannten Multicoptern, finden zunehmend Verbreitung. Diese Drohnen stellen ein potenzielles Sicherheitsrisiko für sensible Bereiche bzw. Objekte dar, etwa für Flughäfen bzw. Flugzeuge, Gebäude, Menschenansammlungen, Produktionsanlagen, militärische Anlagen, Kernkraftwerke, und Ähnliches. Beispielsweise kann eine Kollision (ob beabsichtigt oder unbeabsichtigt) mit einem Flugzeug zu erheblichen Schäden an diesem führen.
Kommerziell verfügbare Drohnen können ein Eigengewicht im Bereich von ca. 100 g bis ca. 25 kg oder mehr aufweisen und je nach Typ Geschwindigkeiten bis zu 50 km/h bis 100 km/h erreichen. Gleichzeitig kann eine maximale Flughöhe einen Kilometer oder mehr betragen. Die maximale Traglast solcher Drohnen kann beispielsweise ca. 1 kg bis 5 kg bzw. etwa ein Viertel des Eigengewichts betragen. Typische Reichweiten können mehrere Kilometer betragen.
US 10 866 597 B1 betrifft Systeme und Verfahren zum Detektieren und Abfangen von Drohnen, um von Drohnen ausgehenden Gefahren zu begegnen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und ein Aufklärungssystem zur Aufklärung (bzw. zur Unterstützung der Aufklärung) eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne in einen definierten Luftbereich sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung bedient sich der Maßnahme, zur Aufklärung (bzw. zur Unterstützung der Aufklärung) eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne in einen definierten Luftbereich, eine Begleitdrohne automatisch zu steuern, so dass die Begleitdrohne die Fremddrohne verfolgt, bzw. so dass die Begleitdrohne der Fremddrohne folgt. Die Flugbewegung der Fremddrohne kann somit nachvollzogen werden und etwaige Gefährdungen durch die Fremddrohne erkannt (z.B. anhand der Position im Luftbereich) bzw. aufgeklärt (z.B. durch Verfolgen bis zu einem Ausgangspunkt der Fremddrohne) werden (bzw. die Aufklärung kann unterstützt werden). Beispielsweise kann an der Begleitdrohne eine Kamera vorgesehen sein, die Bilder zur Auswertung übermittelt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Begleitdrohne gesteuert wird, die Fremddrohne zu verfolgen, bis die Fremddrohne eine Landestelle erreicht. Bevorzugt wird erkannt, dass die Fremddrohne die Ladestelle erreicht hat, wenn die Fremddrohnen-Positionsdaten anzeigen, dass sich eine Position der Fremddrohne für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer nicht mehr geändert hat und/oder, wenn die Fremddrohnen-Positionsdaten anzeigen, dass eine Höhe der Fremddrohne über dem Boden gleich null ist, und/oder wenn Sensoren eines Drohnenerfassungssystems und/oder der Begleitdrohne anzeigen, dass die Fremddrohne ihren Betrieb eingestellt hat. Dass die Fremddrohne ihren Betrieb eingestellt hat, kann beispielsweise daran erkannt werden, dass diese keine Fluggeräusche mehr abgibt (um dies zu erkennen kann als Sensor ein Mikrophon an der Begleitdrohne vorgesehen sein), und/oder, wenn Radarsensoren oder Lidarsensoren an der Begleitdrohne vorgesehen sind, durch Auswerten der Signale dieser Sensoren, um den sogenannten „Mikro-Dopplereffekt“ bzw. dessen Ausbleiben zu erkennen. Eine weitere Methode zu erkennen, dass die Fremddrohne ihren Betrieb eingestellt hat, die zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein kann, ist, mit Hilfe einer Kamera (z.B. der weiter unten genannten Trackingkamera) der Begleitdrohne festzustellen, dass sich Rotoren bzw. Propeller der Fremddrohne nicht mehr drehen (und die unerwünschte Drohne somit gelandet ist). Das Verfolgen bis zur Landestelle ist zweckmäßig, da sich dort typischerweise ein Bediener der Fremddrohne befindet, der so gefunden werden kann.
Das Steuern der Begleitdrohne erfolgt bevorzugt basierend auf Fremddrohnen-Positionsdaten und/oder basierend auf aus den Fremddrohnen-Positionsdaten bestimmten Zieldaten und/oder basierend auf Sensordaten von an der Begleitdrohne befestigten Sensoren.
Bevorzugt wird die Begleitdrohne so gesteuert, dass ein Abstand relativ zur Fremddrohne innerhalb eines vorbestimmten Abstandsintervalls eingehalten wird. D.h., so dass der Abstand der Begleitdrohne zur Fremddrohne während des Verfolgens innerhalb des vorbestimmten Abstandsintervalls liegt. Der Abstand kann mit der Zeit variieren, soweit er im vorbestimmten Abstandsintervall liegt. Das Abstandsintervall kann z.B. ein Teilintervall der folgenden Intervalle sein: 1 m (Meter) bis 50 m, 2 m bis 30 m, oder 5 bis 20 m. Indem der Abstand im Abstandsintervalls eingehalten wird, kann das Verfolgen der Fremddrohne realisiert werden.
Bei der Begleitdrohne handelt es sich um ein unbemanntes Luftfahrzeug, z.B. einen Multicopter. Die Steuerung der Begleitdrohne kann von außerhalb der Begleitdrohne mittels einer Fernsteuerungseinheit erfolgen. Die Fernsteuerungseinheit kann z.B. eine tragbare Fernbedienung oder eine Fernbedienung in einem Leitsystem (s.u) sein, die von einem Bediener bedient werden; auch könnte im Leitsystem ein entsprechendes Computerprogramm vorgesehen sein, das die Steuerung zumindest teilweise implementiert. Alternativ oder zusätzlich kann eine automatische Steuerung der Begleitdrohne (etwa in einer Steuereinheit der Begleitdrohne implementiert) erfolgen, z.B. anhand übermittelter Zieldaten.
Vorteilhafterweise wird der definierte Luftbereich mittels eines Drohnenerfassungssystems überwacht und erkannt, dass die Fremddrohne in den Luftbereich eindringt. Der Luftbereich bzw. sensible Luftbereich ist dabei so definiert, dass er die zu schützenden Objekte einschließt, sich also vom Boden ausgehend bis zu einer bestimmten Höhe über den Objekten bzw. dem Boden erstreckt. Weiter kann der definierte Luftbereich sich über einen größeren Bereich erstrecken, um zu berücksichtigen, dass vom Erkennen, dass die Fremddrohne in den Luftbereich eindringt, bis der Trackingpositionsbereich von der Begleitdrohne erreicht werden kann, eine gewisse Zeit vergeht. Das (am Boden platzierte) Drohnenerfassungssystem umfasst Sensoren, mittels derer Drohnen, insbesondere Fremddrohnen, erfasst werden können.
Zweckmäßigerweise werden Fremddrohnen-Positionsdaten bestimmt und Zieldaten, die aus den Fremddrohnen-Positionsdaten ermittelt wurden, werden (über eine Funkverbindung, beispielsweise auf 2,4 GHz zur Übermittlung von Telemetriedaten oder Nutzung eines GSM-Netzes, z.B. LTE, zum Kommunikationsaustausch) an eine Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne übermittelt. Die Fremddrohnen-Positionsdaten charakterisieren die Position der Fremddrohne. Die Fremddrohnen-Positionsdaten werden vom Drohnenerfassungssystem bestimmt und können zusätzlich, nachdem die Begleitdrohne gestartet ist, auch von an der Begleitdrohne angebrachten Sensoren erfasst und bestimmt werden. Die Zieldaten können den Fremddrohnen-Positionsdaten entsprechen oder von diesen abgeleitet sein, z.B. eine Trackingposition in dem Trackingpositionsbereich angeben. Die Fremddrohnen-Positionsdaten und Zieldaten können in Form von Positionskoordinaten in einem festen Bezugssystem, insbesondere Luftbereich-Bezugssystem oder Drohnenerfassungssystem-Bezugssystem, und/oder in Form von Relativkoordinaten in einem Drohnen-Bezugssystem der Begleitdrohne gegeben sein. In letzterem Fall können die Relativkoordinaten von an der Begleitdrohne angebrachten Sensoren erfasst bzw. bestimmt werden oder das Drohnenerfassungssystem erfasst neben den Positionsdatenkoordinaten der Fremddrohne zusätzlich Positionsdatenkoordinaten der Begleitdrohne und berechnet daraus Relativkoordinaten. Vorzugsweise umfassen die Fremddrohnen-Positionsdaten und/oder Zieldaten Positionskoordinaten, die sich auf ein vorgegebenes Bezugssystem beziehen, und/oder Relativkoordinaten, die sich auf ein Bezugssystem der Begleitdrohne beziehen.
Das Bestimmen und Übermitteln der Fremddrohnen-Positionsdaten und Zieldaten an die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne und die darauf basierende Steuerung der Begleitdrohne erfolgen zweckmäßigerweise fortlaufend bzw. wiederholt, da sich die Fremddrohne im Allgemeinen bewegt, so dass sich die Fremddrohnen-Positionsdaten und damit die Zieldaten ständig ändern und entsprechend vom Drohnenerfassungssystem aktualisiert werden können.
Bevorzugt ist an der Begleitdrohne eine Trackingkamera mit einer Tracking-Funktionalität befestigt, wobei die Trackingkamera dazu eingerichtet ist, Aufnahmen in Form von Bildern und/oder Videos zu erfassen, wobei die Tracking-Funktionalität dazu eingerichtet ist, in den Aufnahmen der Trackingkamera einen oder mehrere Bereiche in den Aufnahmen zu identifizieren, in denen eine oder mehrere Drohnen abgebildet sind. Hierbei umfasst das Verfahren weiter: ein Aktivieren der Tracking-Funktionalität, während sich die Begleitdrohne in einem vorbestimmten Trackingpositionsbereich relativ zu der Fremddrohne befindet, wobei der Trackingpositionsbereich durch einen horizontalen Abstandsbereich und einen vertikalen Abstandsbereich relativ zur Fremddrohne definiert ist; ein Erfassen der Fremddrohne mittels der Tracking-Funktionalität; und ein Steuern der Begleitdrohne, so dass die Begleitdrohne in dem Trackingpositionsbereich relativ zu der Fremddrohne bleibt. Das Steuern, um im Trackingpositionsbereich zu bleiben erfolgt im Rahmen des Steuerns, so dass die Begleitdrohen die Fremddrohne verfolgt (das Abstandintervall und der Trackingpositionsbereich sollten sich also überschneiden). Entsprechend dieser Ausgestaltung wird (bevorzugt mittels ermittelter Zieldaten bzw. Fremddrohnen-Positionsdaten) die Begleitdrohne in einen vorgegebenen Trackingpositionsbereich relativ zur Fremddrohne, etwa einem Multicopter, gebracht, wobei der Trackingpositionsbereich durch einen horizontalen Abstandsbereich und einen vertikalen Abstandsbereich relativ zur Fremddrohne definiert ist. Während der Trackingpositionsbereich erreicht ist, wird die Tracking-Funktionalität aktiviert und die Fremddrohne mittels der Tracking-Funktionalität erfasst. Die Begleitdrohne wird gesteuert, so dass die Begleitdrohne in dem Trackingpositionsbereich relativ zu der Fremddrohne bleibt. Durch diese Vorgehensweise wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Begleitdrohne die Fremddrohne verfolgt, so dass erkannt bzw. aufgeklärt werden kann, ob diese eine Gefährdung darstellt und im Weiteren eine Landestelle bzw. ein Bediener der Fremddrohne gefunden werden kann.
Bevorzugt werden die von der Trackingkamera erfassten Aufnahmen an ein Leitsystem und/oder andere Geräte übermittelt. Die Aufnahmen können auf einer Anzeige des Leitsystems und/oder des anderen Geräts angezeigt werden, so dass ein Bediener Aktionen der Fremddrohne nachvollziehen kann. Unabhängig davon könnten die Aufnahmen durch das Leitsystem und/oder das andere Gerät gespeichert werden, um später ausgewertet zu werden.
Bevorzugt schließt die Drohnensteuerungseinheit eine Fernsteuerungseinheit und/oder eine automatische Steuerungseinheit ein, wobei die Zieldaten und/oder Trackingdaten und/oder aus den Zieldaten und/oder den Trackingdaten ermittelte Daten durch eine Anzeige der Fernsteuerungseinheit angezeigt werden, Steueranweisungen durch die Fernsteuerungseinheit erfasst werden, und das Steuern der Begleitdrohne unter Verwendung der Steueranweisungen erfolgt, und/oder wobei die automatische Steuerungseinheit basierend auf den Zieldaten und/oder den Trackingdaten und/oder aus den Zieldaten und/oder den Trackingdaten ermittelten Daten Steuerbefehle bestimmt, und das Steuern der Begleitdrohne unter Verwendung der Steuerbefehle erfolgt. Die Trackingdaten können insbesondere Daten über die Position und/oder einen Bereich innerhalb der Aufnahmen, an der bzw. in dem die Fremddrohne abgebildet ist, umfassen. Wenn, entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung, die Trackingkamera oder deren Kameraobjektiv bewegbar an der Begleitdrohne befestigt ist, können die Trackingdaten einen Schwenkwinkel der Trackingkamera in horizontaler Richtung und/oder einen Schwenkwinkel der Trackingkamera in vertikaler Richtung einschließen. Ebenso können, wenn, entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung, die Trackingkamera eine Zoomfunktion aufweist, die Trackingdaten einen Zoomfaktor einschließen. Die Verwendung von Trackingdaten ermöglicht eine Steuerung der Begleitdrohne, wenn keine oder zumindest unvollständige Zieldaten vom Drohnenerfassungssystem vorliegen.
Die Tracking-Funktionalität kann automatisch aktiviert werden, sobald die Begleitdrohne den Trackingpositionsbereich erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann ein Aktivierungssignal erfasst werden und die Tracking-Funktionalität in Reaktion darauf, dass das Aktivierungssignal vorliegt, aktiviert werden. Im Prinzip kann die Tracking-Funktionalität auch außerhalb des Trackingpositionsbereichs aktiviert sein; wesentlich ist, dass sie aktiviert ist, während sich die Begleitdrohne im Trackingpositionsbereich befindet.
Ein erfindungsgemäßes Aufklärungssystem zur Aufklärung eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne in einen definierten Luftbereich umfasst ein Drohnenerfassungssystem und eine Begleitdrohne. Das Drohnenerfassungssystem ist dazu eingerichtet, Drohnen in einem definierten Luftbereich zu erfassen, zu erkennen, wenn die Fremddrohne in den Luftbereich eindringt, und Fremddrohnen-Positionsdaten zu der Fremddrohne zu bestimmen. Das Drohnenerfassungssystem ist weiter dazu eingerichtet, aus den Fremddrohnen-Positionsdaten ermittelte Zieldaten an eine Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne zu senden und/oder die Fremddrohnen-Positionsdaten oder Zieldaten zu einem Leitsystem zu übermitteln, das dazu eingerichtet ist, die aus den Fremddrohnen-Positionsdaten ermittelten Zieldaten an die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne zu senden. Das Aufklärungssystem ist dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
An der Begleitdrohne ist bevorzugt eine Trackingkamera mit einer Tracking-Funktionalität befestigt, wobei die Trackingkamera dazu eingerichtet ist, Aufnahmen in Form von Bildern und/oder Videos zu erfassen, wobei die Tracking-Funktionalität dazu eingerichtet ist, nach Aktivierung in den Aufnahmen der Trackingkamera einen oder mehrere Bereiche in den Aufnahmen zu identifizieren, in denen eine oder mehrere Drohnen abgebildet sind.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1A-1F zeigen beispielhaft eine Aufklärung eines Vorfalls, bei dem eine Fremddrohne in einen sensiblen Luftbereich eindringt, mittels eines Aufklärungssystems entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Ausführungsform(en) der Erfindung
1A-1F zeigen beispielhaft eine Aufklärung eines Vorfalls, bei dem eine Fremddrohne 20 in einen sensiblen Luftbereich 2 eindringt, mittels eines Aufklärungssystems entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten dargestellt sind. In den 1A-1E ist jeweils der sensible Luftbereich 2, d.h. ein Luftbereich, in dem unbekannte Drohnen bzw. Fremddrohnen nicht erwünscht sind, eingezeichnet. Der Luftbereich 2 kann auf geeignete Weise definiert sein, z.B. so dass er ein zu schützendes Objekt 4, etwa einen Flughafen, umgibt. Der Luftbereich 2 kann insbesondere ein Luftbereich sein, in den ein unerlaubtes Einfliegen mit Drohnen oder anderen Luftfahrzeugen aufgrund rechtlicher Normen nicht erlaubt ist.
Das Aufklärungssystem umfasst ein Drohnendetektionssystem bzw. Drohnenerfassungssystem 12, wenigstens eine Begleitdrohne 10 und bevorzugt ein Leitsystem 14.
Das Drohnenerfassungssystem 12 ist relativ zum sensiblen (definierten) Luftbereich 2 fest positioniert, z.B. innerhalb des Luftbereichs am Boden stehend, und dazu eingerichtet, Drohnen, insbesondere Multicopter, innerhalb des sensiblen Luftbereichs 2 zu erfassen. Im Allgemeinen werden natürlich auch Drohnen außerhalb des Luftbereichs und/oder andere Objekte erfasst, d.h. der Erfassungsbereich des Drohnenerfassungssystems 12 erstreckt sich im Allgemeinen über den sensiblen Luftbereich 2 hinaus.
Das Drohnenerfassungssystem 12 umfasst einen oder mehrere Sensoren, die Drohnen und im Allgemeinen andere Objekte im Luftbereich 2 erfassen, insbesondere wenigstens einen Radarsensor und/oder wenigstens einen Lidarsensor (englisch: Light detection and ranging auch Light imaging, detection and ranging) und/oder wenigstens einen RF-Sensor (Radio-Frequency-Sensor, Hochfrequenz) und/oder wenigstens eine Kamera (optisch und/oder infrarot) und/oder wenigstens ein Mikrofon. Vorzugsweise ist das Drohnenerfassungssystem so eingerichtet, dass es möglich ist, Drohnen von anderen Objekten (z.B. Vögeln) unterscheiden zu können. Hierzu kann bei Radarsensoren oder Lidarsensoren der sogenannte „Mikro-Dopplereffekt“ verwendet werden. Dabei wird ausgenutzt, dass vibrierende und/oder rotierende Elemente am erfassten Objekt (insbesondere Propeller eines Multicopters) zu einer Modulation, d.h. Frequenzmodulation aufgrund des Dopplereffekts, des Radarsignals bzw. Lidarsignals führen, die zusätzlich zu der Frequenzverschiebung aufgrund der Geschwindigkeit des erfassten Objekts dem Radarsignal aufgeprägt ist. Durch eine Auswertung des Radarsignals bzw. Lidarsignals kann eine solche Modulation erkannt werden und damit eine Drohne von beispielsweise einem Vogel unterschieden werden. Weiter ist es möglich, Drohnen anhand ihres durch die Propeller verursachten Geräusches zu erkennen. Ebenso können Kameraaufnahmen verwendet werden, um Drohnen von anderen Objekten zu unterscheiden. Beispielweise könnte dazu ein Bilderkennungssystem verwendet werden, etwa ein neuronales Netz (bzw. ein auf maschinellem Lernen basierender Algorithmus), das anhand vorhandener Kameraaufnahmen von Drohnen und anderen Objekten entsprechend trainiert wurde.
Das Drohnenerfassungssystem 12 ist dazu eingerichtet, Positionsdaten von erfassten Objekten, insbesondere von erfassten Drohnen, zu bestimmen. Die Positionsdaten und/oder daraus ermittelte Zieldaten werden an eine Steuerungseinheit bzw. Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne 10 und/oder das Leitsystem 14 übermittelt. Die Drohnensteuerungseinheit kann eine automatische Steuerungseinheit sein oder einschließen, d.h. die Begleitdrohne wird zumindest teilweise automatisch gesteuert, und/oder eine Fernsteuerungseinheit für einen (menschlichen) Benutzer sein oder einschließen, d.h. die Begleitdrohne wird von dem Benutzer, der Steuereingaben mittels Bedienelementen der Fernsteuerungseinheit macht, ferngesteuert (insbesondere über Funk sowie über LTE / GSM-Netze möglich). Etwa kann ein entsprechendes Computerprogramm zur Fernsteuerungseinheit in einem Computer im Leitsystem ausgeführt werden. Die Fernsteuerungseinheit kann beispielsweise im Leitsystem 14 vorgesehen sein und/oder eine tragbare Fernsteuerungseinheit sein. Die automatische Steuerungseinheit kann beispielsweise in einer Recheneinheit in der Begleitdrohne selbst und/oder in einer Recheneinheit im Leitsystem implementiert (durch entsprechende Computerprogramme) sein.
Das (bevorzugt vorhandene) Leitsystem 14 kann sich in räumlicher Nähe zum Drohnenerfassungssystem 12 und/oder zum zu schützenden Objekt 4 befinden, etwa im sensiblen Luftbereich 2. Alternativ kann es sich entfernt von diesen befinden. Das Leitsystem 14 ist mit dem Drohnenerfassungssystem 12 mittels einer drahtlosen und/oder drahtgebunden Verbindung zum Datenaustausch verbunden, insbesondere kann das Leitsystem Positionsdaten bzw. Zieldaten vom Drohnenerfassungssystem empfangen. Im Leitsystem 14 können die Positionsdaten von Drohnen bzw. Objekten weiter ausgewertet werden. Insbesondere können, falls das Drohnenerfassungssystem mehrere Sensoren umfasst, die verschiedene Positionsdaten liefern, diese zu einheitlichen Positionsdaten bzw. Zieldaten zusammengefasst werden, z.B. durch Mittelung und/oder Ausschließen von wahrscheinlich falschen Positionsdaten (Ausreißern). Dies kann gegebenenfalls ebenso bereits vom Drohnenerfassungssystem 12 durchgeführt werden.
Die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne 10 ist drahtlos oder drahtgebunden mit dem Drohnenerfassungssystem 12 und/oder dem Leitsystem 14 zum Datenaustausch verbunden und kann über diese Verbindung Positionsdaten/Zieldaten vom Drohnenerfassungssystem und/oder Leitsystem empfangen. Als Begleitdrohne 10 wird vorzugsweise ein Multicopter verwendet. Als Multicopter werden Luftfahrzeuge bezeichnet, die mehrere in einer Ebene angeordnete, nach unten wirkende Rotoren oder Propeller benutzen, um Auftrieb und durch Neigung der Rotorebene auch Vortrieb zu erzeugen.
In 1A befindet sich die Fremddrohne 20 außerhalb des sensiblen Luftbereichs 2, so dass sie keine potenzielle Gefahr (beabsichtigt oder unbeabsichtigt) darstellt. Entsprechend befindet sich die Begleitdrohne 10 in einer Parkposition, d.h. diese fliegt nicht. Z.B. kann sich die Begleitdrohne in einem Drohnen-Port (Stellplatz/Garage mit Ladungserhaltung) im Stand-by befinden.
In 1B dringt die Fremddrohne 20 in den sensiblen Luftbereich 2 ein und wird vom Drohnenerfassungssystem erfasst. Die Fremddrohne 20 befindet jetzt also unerlaubter Weise im sensiblen Luftbereich 2. Entsprechend wird die Begleitdrohne 10 gestartet, wobei aus den Positionsdaten der Fremddrohne, also Fremddrohnen-Positionsdaten, ermittelte Zieldaten von dem Drohnenerfassungssystem und/oder dem Leitsystem an die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne 10 übermittelt werden. Die Fremddrohnen-Positionsdaten werden insbesondere fortlaufend erfasst und die Zieldaten fortlaufend an die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne übermittelt, da sich die Fremddrohne im Allgemeinen bewegt, so dass sich ihre Position ändert.
Im Fall, dass die Drohnensteuerungseinheit eine automatische Steuerungseinheit einschließt, können die Zieldaten die Fremddrohnen-Positionsdaten sein, so dass die Begleitdrohne, genauer die automatische Steuerungseinheit der Drohnensteuerungseinheit, den durch das Abstandsintervall definierten Positionsbereich (d.h. Positionen, für die der Abstand der Begleitdrohne zur Fremddrohne im Abstandsintervall liegt) bzw. insbesondere den Trackingpositionsbereich davon abhängig selbst bestimmt, oder die Zieldaten können bereits den durch das Abstandsintervall definierten Positionsbereich bzw. insbesondere den Trackingpositionsbereich oder eine anzufliegende Position innerhalb des durch das Abstandsintervall definierten Positionsbereichs bzw. insbesondere des Trackingpositionsbereichs angeben. Im Fall, dass die Drohnensteuerungseinheit eine Fernsteuerungseinheit einschließt, werden z.B. auf einem Anzeigeelement der Fernsteuerungseinheit Informationen angezeigt, die aus den Zieldaten gewonnen werden. Diese Informationen werden so bestimmt, dass sie dem Benutzer die Navigation zum durch das Abstandsintervall definierten Positionsbereich bzw. insbesondere Trackingpositionsbereich 10 relativ zur Fremddrohne 20 erleichtern. Beispielsweise können die Informationen Richtungsangaben (z.B. Himmelsrichtung, rauf/runter) umfassen, oder es kann vorgesehen sein, dass eine Umgebungskarte angezeigt wird und ein Symbol an der Stelle, an der sich die Fremddrohne befindet, und bevorzugt ein Symbol an der Stelle, an der sich die Begleitdrohne befindet, in die Umgebungskarte eingeblendet wird/werden.
Der Start der Begleitdrohne 10 kann automatisch erfolgen, sobald vom Drohnenerfassungssystem 12 erkannt wird, dass die Fremddrohne 20 in den sensiblen Luftbereich 2 eindringt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Start erst nach einer Startfreigabe erfolgt. Wenn kein Leitsystem vorgesehen ist, ist denkbar, eine Startfreigabe durch die Drohnensteuerungseinheit zu realisieren und/oder die Startfreigage durch das Drohnenerfassungssystem zu erteilen. Wenn ein Leitsystem 14 vorgesehen ist, kann vorgesehen sein, dass der Start erst nach Vorliegen der Startfreigabe durch das Leitsystem erfolgt. Die Startfreigabe kann durch einen Bediener (der sich etwa in dem Leitsystem befindet oder über eine Datenverbindung mit dem Leitsystem und/der dem Drohnenerfassungssystem verbunden ist) des Aufklärungssystems erfolgen, dem beispielsweise Kameraaufnahmen der Fremddrohne gezeigt werden, so dass dieser beurteilen kann, ob es sich tatsächlich um eine unerwünschte Fremddrohne handelt. Es sind auch Situationen denkbar, in denen die Begleitdrohne selbst eine Gefahr darstellt, etwa an einem Flughafen, wenn sich gerade ein Flugzeug in der beabsichtigten Flugbahn der Begleitdrohne befindet. Hier kann z.B. der Start verzögert werden. Diese Beurteilungen können außer von einem Bediener teilweise oder ganz auch automatisch durch eine entsprechend programmierte Recheneinheit erfolgen. Bei sicherheitskritischen Entscheidungen kann die Startfreigabe auch über das 4-Augenprinzip im Leitsystem realisiert werden. Beispielsweise nach erfolgreicher Pinabfrage zweier PINs (Persönliche-Identifikations-Nummer), d.h. nach Pineingabe zweier Personen. Allgemeiner kann vorgesehen sein, wenigstens eine PIN abzufragen und die Startfreigabe nach erfolgreicher Pinabfrage, d.h. wenn eine eingegebene PIN richtig ist oder, bei mehreren abgefragten PINs, alle eingegebenen PINs richtig sind, zu erteilen. Im Fall, dass die Drohnensteuerungseinheit eine Fernsteuerungseinheit einschließt, kann die Startfreigabe über die Fernsteuerungseinheit erfasst werden.
Nach dem Start fliegt die Begleitdrohne 10 in Richtung der Fremddrohne 20 bzw. auf einen Annäherungskurs zur Fremddrohne 20. Die Begleitdrohne 10 bzw. deren Flugbahn wird unter Verwendung der vorzugsweise fortlaufend übermittelten Fremddrohnen-Positionsdaten bzw. Zieldaten so gesteuert, dass die Begleitdrohne 10 wenigstens einen vorbestimmten Positionsbereich relativ zur Fremddrohne 20, erreicht bzw. versucht, diesen zu erreichen. Der wenigstens eine vorbestimmte Positionsbereich schließt ein Abstandsintervall und vorzugsweise einen Trackingpositionsbereich ein. Der Trackingpositionsbereich ist insbesondere durch einen bestimmten horizontalen Abstandsbereich und einen bestimmten vertikalen Abstandsbereich um die Fremddrohne gebildet. Bezogen auf ein geographisch festes Koordinatensystem, z.B. auf den Luftbereich bezogen, bewegt sich der durch das Abstandsintervall definierten Positionsbereich bzw. insbesondere der Trackingpositionsbereich mit der Bewegung der Fremddrohne.
Die Begleitdrohne 10 fliegt dabei, für den Fall, dass die Drohnensteuerungseinheit eine automatische Steuerungseinheit einschließt, selbständig bzw. automatisch, d.h. die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne (nach Start bzw. nach Starfreigabe) erfolgt durch eine automatische Steuerungseinheit bzw. Recheneinheit der Begleitdrohne anhand der übermittelten Fremddrohnen-Positionsdaten bzw. Zieldaten. Die automatische Steuerungseinheit umfasst entsprechende Hardware-Komponenten und/oder Software-Komponenten. Insbesondere kann die automatische Drohnensteuerungseinheit die Zieldaten empfangen, daraus Steuerbefehle bestimmen bzw. ableiten und die Motoren und/oder Stellglieder der Begleitdrohne mittels der Steuerbefehle ansteuern. Die Steuerbefehle werden durch entsprechend eingerichtete Hardware-Komponenten (z.B.: FPGA, englisch: Field Programmable Gate Array, oder ASIC, englisch: Application-Specific Integretated Circuit) und/oder entsprechende, von wenigstens einem Prozessor der Drohnensteuerungseinheit ausgeführte Computerprogramme bestimmt. Ebenso kann eine automatische Steuerung durch das Leitsystem 14 erfolgen.
Die Fremddrohnen-Positionsdaten bzw. Zieldaten können in Form von Positionskoordinaten, die sich auf ein vorgegebenes Bezugssystem, etwa ein Luftbereichs-Bezugssystem oder Drohnenerfassungssystem-Bezugssystem (die durch den Luftbereich 2 bzw. das Drohnenerfassungssystem 12 bestimmt sind), beziehen und/oder in Form von Relativkoordinaten, die sich auf ein Bezugssystem der Begleitdrohne 10, d.h. ein Drohnen-Bezugssystem, beziehen, definiert sein. Um Relativkoordinaten zu erhalten, kann das Drohnenerfassungssystem neben den Fremddrohnen-Positionsdaten zusätzlich Positionsdaten der Begleitdrohne (Begleitdrohnen-Positionsdaten) erfassen, aus denen dann durch das Drohnenerfassungssystem oder das Leitsystem die Relativkoordinaten bestimmt werden.
Im Fall, dass die Drohnensteuerungseinheit eine Fernsteuerungseinheit einschließt, werden mittels Bedienelementen an der Fernsteuerungseinheit Steuereingaben des Benutzers erfasst, die von der Fernsteuerungseinheit an die Begleitdrohne übermittelt und von der Begleitdrohne umgesetzt werden. Dazu können Zieldaten von dem Drohnenerfassungssystem 12 und/oder dem Leitsystem 14 an die Fernsteuerungseinheit übermittelt werden und durch diese entsprechende Informationen angezeigt werden.
Bezugnehmend auf 1C kann ein Kamerasystem bzw. eine Trackingkamera 18 mit einer Tracking-Funktionalität vorgesehen sein. Die Tracking-Funktionalität ist dazu eingerichtet (insbesondere mittels eines Objekterkennungs-Algorithmus), in Aufnahmen der an der Begleitdrohne 10 befestigten Trackingkamera 18 des Kamerasystems einen oder mehrere Bereiche zu identifizieren, in denen eine oder mehrere Drohnen abgebildet sind. D.h., die Tracking-Funktionalität ist in der Lage, Drohnen (also hier die Fremddrohne 20) in Aufnahmen der an der Begleitdrohne 10 befestigten Trackingkamera 18 des Kamerasystems zu erkennen und die Position einer erkannten Drohne innerhalb von Aufnahmen bzw. dem entsprechenden Blickfeld der Trackingkamera zu bestimmen. Bei den Aufnahmen kann es sich um einzelne Bilder, Bildsequenzen und/oder Videoaufnahmen handeln. Dass die Tracking-Funktionalität in der Lage ist, Drohnen in Aufnahmen zu erkennen, ist so zu verstehen, dass diese erkennt, ob sich in einem Bereich einer Aufnahme eine Drohne befindet. Dazu kann ein Objekterkennungs-Algorithmus, z.B. ein Bilderkennungs-Algorithmus, eingesetzt werden. Insbesondere kann ein Objekterkennungs-Algorithmus, eingesetzt werden, der auf maschinellem Lernen basiert, wobei Aufnahmen bekannter, z.B. handelsüblicher, Drohnen zum Training verwendet werden. Weitergehend könnte der Objekterkennungs-Algorithmus in der Lage sein, Typ und/oder Größe einer erkannten Drohne zu erkennen. Auch sollte vorzugsweise die Tracking-Funktionalität in der Lage sein, die Position einer erkannten Drohne, über aufeinanderfolgende Aufnahmen (z.B. aufeinanderfolgende einzelne Bilder, aufeinanderfolgende Bildsequenzen und/oder aufeinanderfolgende Abschnitte einer Videoaufnahme) nachzuverfolgen, also sozusagen eine Bahn der erkannten Drohne innerhalb des Blickfelds zu bestimmen. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass räumlich nahe beieinanderliegende bestimmte Positionen unter Berücksichtigung der zeitlichen Abfolge der Aufnahmen zu einer Bahn verbunden werden.
Bevorzugt ist die Begleitdrohne 10 und/oder das Kamerasystem bzw. deren Tracking-Funktionalität dazu eingerichtet, die Trackingkamera 18, insbesondere deren (Kamera-)Objektiv, entsprechend der Position einer erkannten Drohne innerhalb das Blickfelds auszurichten bzw. zu schwenken, so dass sich die erkannte Drohne nach dem Schwenken in einem bestimmten Bereich, insbesondere mittig (z.B. bezogen auf eine Höhenrichtung und eine Breitenrichtung des Blickfelds jeweils zwischen 40 % und 60 %), des Blickfelds der Trackingkamera befindet. D.h. die Trackingkamera 18 wird nachgeführt. Dazu kann die Trackingkamera 18 bewegbar an der Begleitdrohne 10 befestigt sein, so dass ihre Blickrichtung bzw. ihr Blickfeld in Höhenrichtung (Vertikalrichtung bzw. vertikaler Richtung) und/oder Horizontalrichtung, jeweils bezogen auf die normale Fluglage der Begleitdrohne, geschwenkt bzw. gedreht werden kann. Auf die Schwenkbarkeit in Horizontalrichtung (d.h. um eine vertikale Achse der Begleitdrohne) kann verzichtet werden, z.B. wenn die Begleitdrohne während des Flugs entsprechend gedreht werden kann. Bevorzugt ist hier allerdings, dass die Trackingkamera bzw. das Kameraobjektiv in Horizontalrichtung drehbar ist.
Ebenso bevorzugt weist die Trackingkamera eine Zoomfunktion auf, wobei das Kamerasystem bzw. die Tracking-Funktionalität weiter bevorzugt dazu eingerichtet ist, einen Zoomfaktor der Zoomfunktion so zu steuern, dass eine erkannte Drohne einen bestimmten Bereich bzw. Winkelbereich oder eine bestimmte Abmessung in eine Richtung (z.B. horizontal oder vertikal) im (gezoomten) Blickfeld einnimmt. Anhand der Zoomfaktors bzw. dessen Änderung kann indirekt bestimmt werden, ob sich der Abstand zwischen der erkannten Drohne und der Begleitdrohne ändert. Trackingkameras mit diesen Funktionen (Schwenkbarkeit in Höhen- und Horizontalrichtung und Zoomfunktion) werden auch als PTZ-Kameras (Pan-Tilt-Zoom-Kameras) bezeichnet.
Der Trackingpositionsbereich der Begleitdrohne 10 relativ zur Fremddrohne 20 wird so definiert bzw. vorgegeben, dass die Tracking-Funktionalität implementiert werden kann, wenn sich die Begleitdrohne im Trackingpositionsbereich befindet. D.h. die Fremddrohne sollte sich von der Begleitdrohne aus gesehen in einem Bereich befinden, der von der Trackingkamera des Kamerasystems erfasst werden kann, wobei hier gegebenenfalls die Schwenkbarkeit der Trackingkamera bzw. des Kameraobjektivs in Höhen- und/oder Horizontalrichtung berücksichtigt wird. Zusätzlich sollte der Abstand zwischen Begleitdrohne und Fremddrohne klein genug sein, so dass die Fremddrohne von der Tracking-Funktionalität erkannt werden kann, z. B. sollten Details der Fremddrohne aufgelöst werden, die es dem Objekterkennungs-Algorithmus ermöglichen, dies zu erkennen. Der entsprechende maximale Abstand kann z.B. basierend auf der bekannten Auflösung der Trackingkamera 18 und Eigenschaften des Objekterkennungs-Algorithmus bestimmt werden. Auch sollte der Abstand zwischen Begleitdrohne 10 und Fremddrohne 20 groß genug sein, so dass die Trackingkamera 18 bzw. das Kameraobjektiv nachgeführt werden kann, wenn sich die Fremddrohne in Höhen- und/oder Horizontalrichtung im Blickfeld der Trackingkamera bewegt, d.h. eine entsprechende Relativbewegung (z.B. durch eine schnelle erratische Flugbewegung der Fremddrohne) sollte nicht dazu führen, dass die Fremddrohne aus dem Blickfeld der Trackingkamera verschwindet. Der entsprechende minimale Abstand kann z.B. basierend auf bekannten Maximalgeschwindigkeiten von Drohnen (Begleit- und/oder Fremddrohne) und der maximal möglichen Schwenkgeschwindigkeit der Trackingkamera bestimmt werden, wobei hier noch die Größe des Blickfelds und/oder gegebenenfalls der Zoomfaktor eingehen kann.
Bevorzugte Abstandsbereiche des Trackingpositionsbereichs sind jeweils, unabhängig voneinander, ein horizontaler Abstand zwischen 5 m und 100 m, weiter bevorzugt zwischen 10 m und 50 m, und/oder ein vertikaler Abstand zwischen 0 m und 50 m, weiter bevorzugt zwischen 5 m und 25 m. Die Begriffe „horizontal“ und „vertikal“ beziehen sich auf die typische Fluglage der Begleitdrohne 10 bzw. die entsprechenden Orientierungen bezüglich der Schwerkraft.
Die Tracking-Funktionalität, genauer die darin durchgeführten Berechnungen, z.B. Objekterkennungs-Algorithmus, sind bevorzugt in der Trackingkamera selbst und/oder der Begleitdrohne implementiert, d.h. eine Steuerungseinheit (also eine Recheneinheit, die entsprechend programmiert ist) der Trackingkamera und/oder die Drohnensteuerungseinheit ist dazu eingerichtet, entsprechende Berechnungen durchzuführen und gegebenenfalls Steuersignale zu erzeugen, um die Trackingkamera bzw. deren Kameraobjektiv nachzuführen und/oder den Zoomfaktor zu ändern. Denkbar ist hier auch, dass Berechnungen der Tracking-Funktionalität teilweise außerhalb der Begleitdrohne, z.B. im Leitsystem, durchgeführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass im Rahmen der Tracking-Funktionalität bestimmte Parameter, z.B. Zoomfaktor der Trackingkamera und/oder Schwenkwinkel bzw. Drehwinkel der Trackingkamera (oder des Kameraobjektivs) in Höhenrichtung bzw. Vertikalrichtung und/oder Horizontalrichtung, an die Leitstelle und/oder die Steuerungseinheit der Drohne übermittelt werden. Diese Parameter bzw. daraus abgeleitete Parameter (etwa Richtungsangaben o.Ä.) können z.B. zur Steuerung der Begleitdrohne verwendet werden.
1C zeigt eine Situation nach dem Erreichen des Abstandsintervalls (d.h. der Abstand der Begleitdrohne zur Fremddrohne liegt innerhalb des Abstandsintervalls) und insbesondere des Trackingpositionsbereichs bzw. während die Begleitdrohne 10 eine Position im Abstandsintervall und insbesondere im Trackingpositionsbereich einnimmt. D.h. die Begleitdrohne 10 befindet sich im Abstandsintervall und insbesondere im Trackingpositionsbereich relativ zur Fremddrohne 20. In dieser Situation kann die Tracking-Funktionalität aktiviert sein, so dass die Fremddrohne 20 durch diese erfasst werden kann. Die Tracking-Funktionalität kann mit Erreichen des Trackingpositionsbereichs aktiviert werden oder, im Allgemeinen, auch bereits vorher aktiviert sein.
Die Aufnahmen der Trackingkamera 18 werden vorzugsweise an ein anderes Gerät, insbesondere das Leitsystem 14 und/oder die Steuerungseinheit der Begleitdrohne 10, übermittelt. Ebenso kann ein Speichern der Aufnahme durch die Trackingkamera und/oder die Begleitdrohne und/oder gegebenenfalls das andere Gerät, an das die Aufnahmen übermittelt werden, vorgesehen sein. Die Aufnahmen können einerseits verwendet werden, um unmittelbar aufzuklären, welche Gefahren von der Fremddrohne ausgehen und welche Aktionen diese durchführt, andererseits können gespeicherte Aufnahmen später zur Aufklärung von Vorfällen ausgewertet werden.
Die Begleitdrohne wird nach Erreichen des Abstandsintervalls und insbesondere des Trackingpositionsbereichs so gesteuert, dass sie im Abstandsintervalls und insbesondere im Trackingpositionsbereich relativ zur Fremddrohne bleibt. Wie beim Anfliegen des Abstandsintervalls bzw. Trackingpositionsbereichs kann diese Steuerung erfolgen, indem vom Drohnenerfassungssystem 12 erfasste Positionsdaten und/oder daraus ermittelte Zieldaten, die an die Drohnensteuerungseinheit und/oder das Leitsystem 14 übermittelt werden, und entsprechende Steueranweisungen für die Begleitdrohne erfasst (z.B. mittels Fernsteuerungseinheit) und/oder daraus bestimmt (z.B. zur zumindest teilweise automatischen Steuerung) werden. Zusätzlich oder alternativ (insbesondere wenn die Fremddrohne den Erfassungsbereich des Drohnenerfassungssystems 12 verlässt) können für die Steuerungseinheit Daten und/oder Aufnahmen der Trackingkamera 18 und/oder der Trackingfunktionalität verwendet werden.
Bei zur Steuerung verwendeten Daten und/oder Aufnahmen der Trackingkamera 18 kann es sich insbesondere um eines oder mehreres des Folgenden handeln: Es können die Aufnahmen der Trackingkamera verwendet werden, um die Begleitdohne zu steuern bzw. deren Steuerung zu ermöglichen, so dass sie im Trackingpositionsbereich verbleibt. Dazu können die Aufnahmen beispielsweise auf einer Anzeige (Bildschirm) der Fernsteuerungseinheit und/oder des Leitsystems angezeigt werden, so dass einem Bediener ermöglicht wird, die Begleitdrohne zu steuern. Es können Daten der Trackingkamera verwendet werden, die sich auf die Trackingfunktionalität beziehen, auch als Trackingdaten bezeichnet. Beispielsweise kann die Position bzw. der Bereich innerhalb der Aufnahmen, an dem die Fremddrohne identifiziert wurde, in den Daten (Trackingdaten) umfasst sein, etwa in die vorstehend genannte Anzeige einblendbar, um dem Benutzer die Navigation zu erleichtern. Ebenso könnten die Daten (Trackingdaten) hier die Größe oder die Winkelgröße des Bereichs, den die Fremddrohne in den Aufnahmen einnimmt, umfassen (z.B. angegeben in Pixeln oder als Winkelbereich in horizontaler Richtung oder Höhenrichtung oder als Raumwinkel). Ist die Trackingkamera schwenkbar an der Begleitdrohne montiert, können die Daten (Trackingdaten) den Schwenkwinkel der Trackingkamera in horizontaler Richtung und/oder den Schwenkwinkel der Trackingkamera in Höhenrichtung umfassen. Die Schwenkwinkel können etwa relativ zu einer vordefinierten Richtung der Begleitdrohne oder relativ zur Flugrichtung der Begleitdrohne angegeben werden. Weist die Trackingkamera eine Zoomfunktion auf, kann der Zoomfaktor in den Daten (Trackingdaten) umfasst sein.
Basierend auf den vorstehend genannten Trackingdaten kann vorzugweise eine zumindest teilweise automatische, d.h. eine autonome oder teilautonome, Steuerung der Begleitdrohne erfolgen. Die Richtung, in die die Begleitdrohne bei der zumindest teilweise automatischen Steuerung gesteuert wird, kann basierend auf den Schwenkwinkeln der Trackingkamera (in horizontaler Richtung und/oder Höhenrichtung) und/oder der Position der Fremddrohne in den Aufnahmen bestimmt werden, da diese (Schwenkwinkel und/oder Blickfeld) z.B. relativ zur vordefinierten Richtung oder Flugrichtung der Begleitdrohne bekannt sind, und somit die Richtung, in die die Begleitdrohne fliegen muss, um sich auf die Fremddrohne zuzubewegen oder wegzubewegen, bestimmt werden kann. Ob die Bewegung auf die Fremddrohne zu oder von dieser weg erfolgen soll, kann aus der Größe oder der Winkelgröße des Bereichs, den die Fremddrohne in den Aufnahmen einnimmt, und/oder dem Zoomfaktor abgeleitet werden. Insbesondere kann die Änderung dieser Größen verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ, könnte hier, da die absolute Größe der Fremddrohne im Allgemeinen nicht bekannt ist, von entsprechenden Bezugswerten (für Größe und/oder Winkelgröße und/oder Zoomfaktor) ausgegangen werden, die bestimmt werden, während aus den vom Drohnenerfassungssystem erfasste Positionsdaten und/oder daraus ermittelte Zieldaten zur Verfügung stehen.
Indem die Begleitdrohne 10 so gesteuert wird, dass sie im Abstandsintervalls und insbesondere im Trackingpositionsbereich relativ zur Fremddrohne bleibt, verfolgt bzw. begleitet die Begleitdrohne die Fremddrohne sozusagen, wenn sich die Fremddrohne bewegt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Begleitdrohne 10 die Fremddrohne 20 auch außerhalb des definierten Luftbereichs 2 verfolgt. Die entsprechende Situation ist in 1 D gezeigt, in der eine Umgebung des Luftbereichs 2 dargestellt ist, in der sich beispielsweise ein See 28 und Bäume 29 (nur einer stellvertretend mit Bezugszeichen bezeichnet) befinden.
1 E zeigt eine Situation, in der die Fremddrohne 20 von einem Fremddrohnen-Bediener 24 auf einer Landestelle 22 gelandet wird. Durch das Verfolgen kann die geographische Position der Landstelle 22 festgestellt werden und möglicherweise aufgeklärt werden, woher die Fremddrohne stammt und/oder von wem sie gesteuert wird.
1F zeigt eine Situation während oder nach dem Landen der Fremddrohne 20 auf der Landestelle 22. In dieser Situation können, unabhängig von eventuellen weiteren Bewegungen der Fremddrohne, weitere Maßnahmen durchgeführt werden, die der Aufklärung des unerwünschten Eindringens der Fremddrohne 20 in den sensiblen Luftbereich dienen. Dazu werden insbesondere an der Begleitdrohne 10 vorhandene Mittel eingesetzt. Vorzugsweise erfolgt durch die Trackingkamera 18 und/oder eine andere an der Begleitdrohne befestigte Kamera die Erfassung bzw. Aufzeichnung von Bildern und/oder Videos an der Landestelle, wobei die Aufnahmen insbesondere den Fremddrohnen-Bediener 24 einschließen können, so dass dieser identifiziert werden kann. Auch kann ein Lautsprecher 19 an der Begleitdrohne 10 vorgesehen sein, mittels dessen Durchsagen und/oder Alarmtöne ausgegeben werden können. Etwa könnte der Fremddrohnen-Bediener 24 durch eine Durchsage darauf hingewiesen werden, dass er/sie die Fremddrohne 10, möglicherweise unbeabsichtigt, in den sensiblen Luftbereich gesteuert hat. Mittels Alarmtönen könnten etwa andere Personen, z.B. Polizeibeamte, auf den Aufenthaltsort des Fremddrohnen-Bedieners 24 hingewiesen werden. Diese Maßnahmen können etwa durch ein Maßnahmen-Signal vom Leitsystem und/oder von der Fernbedienung ausgelöst werden. Das Maßnahmen-Signal kann z.B. durch eine entsprechende Eingabe des Bedieners im Leitsystem und/oder der Fernbedienung erzeugt werden. Auch könnte unabhängig davon vorgesehen sein, dass die Ausgabe der Durchsage bzw. der Alarmtöne in Abhängigkeit von einem bestimmten Zustand der Begleitdrohne automatisch erfolgt, z.B. wenn sich die Begleitdrohne über einen bestimmten Zeitraum (z.B. 30s) nicht mehr bewegt, was auf ein Erreichen der Landestelle schließen lässt.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Beschreibung der 2 werden bereits vorstehend erläuterte Schritte und Elemente nicht erneut ausführlich erläutert bzw. definiert. Im bevorzugten Schritt 100, der insbesondere dauerhaft durchgeführt wird, erfolgt ein Überwachen eines definierten Luftbereichs mittels eines Drohnenerfassungssystems.
Im bevorzugten Schritt 110 wird durch das Drohnenerfassungssystem erkannt bzw. bestimmt, dass die Fremddrohne in den Luftbereich eindringt. Im bevorzugten Schritt 120 werden Fremddrohnen-Positionsdaten bestimmt (vom Drohnenerfassungssystem, das solche Daten auch in Schritt 110 bestimmen kann, um das Eindringen der Fremddrohne in den Luftbereich zu erkennen) und im weiter bevorzugten Schritt 130 werden aus den Fremddrohnen-Positionsdaten ermittelte Zieldaten an die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne übermittelt.
In Reaktion darauf, dass das Eindringen der Fremddrohne in den Luftbereich erkannt wird (insbesondere durch das Drohnenerfassungssystem), wird in Schritt 140 die Begleitdrohne, die bevorzugt eine Trackingkamera mit Tracking-Funktionalität aufweist, automatisch gestartet oder bevorzugt nach Vorliegen eines Startsignals gestartet.
Im bevorzugten Schritt 150 erfolgt, durch die Drohnensteuerungseinheit, basierend auf den übermittelten Zieldaten die (Flug-)Steuerung der Begleitdrohne, so dass diese eine Position mit einem Abstand zur Fremddrohne innerhalb des Abstandsintervalls, insbesondere eine Position im Trackingpositionsbereich relativ zur Fremddrohne, erreicht bzw. anfliegt. Dieser Schritt erfolgt insbesondere automatisch gesteuert durch eine in der Drohnensteuerungseinheit umfasste automatische Steuerungseinheit. Alternativ kann eine Fernsteuerungseinheit verwendet werden, die auf einem Anzeigeelement die Zieldaten bzw. entsprechende Informationen anzeigt, die von einem Benutzer zur manuellen Steuerung der Begleitdrohne verwendet werden können.
Im bevorzugten Schritt 160 erfolgt ein Aktivieren, weiter bevorzugt nach Vorliegen eines Aktivierungssignals, der Tracking-Funktionalität, sobald oder während die Begleitdrohne sich die Begleitdrohne im Trackingpositionsbereich relativ zu der Fremddrohne befindet. Dabei werden durch die Trackingkamera Aufnahmen erfasst.
Im bevorzugten Schritt 170 wird die Fremddrohne durch die Tracking-Funktionalität in den Aufnahmen erfasst.
In Schritt 180 erfolgt ein Steuern der Begleitdrohne, so dass diese Abstandsintervall, insbesondere im Trackingpositionsbereich, relativ zur Fremddrohne bleibt. Dieser Schritt erfolgt vorzugsweise, bis die Fremddrohne eine Landestelle erreicht.
Die Schritte 120, 130, 150 und 180 werden bevorzugt, soweit vorgesehen, im Wesentlichen kontinuierlich durchgeführt, d.h. wiederholt bzw. fortlaufend.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 10866597 B1 [0004]

Claims

Verfahren zur Aufklärung eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne (20) in einen definierten Luftbereich (2) mittels einer Begleitdrohne (10), umfassend Automatisches Steuern (180) der Begleitdrohne (10), so dass die Begleitdrohne (10) die Fremddrohne (20) verfolgt, bis die Fremddrohne (20) eine Landestelle (22) erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei erkannt wird, dass die Fremddrohne (20 die Ladestelle (22) erreicht hat, wenn die Fremddrohnen-Positionsdaten anzeigen, dass sich eine Position der Fremddrohne (20) für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer nicht mehr geändert hat, und/oder wenn die Fremddrohnen-Positionsdaten anzeigen, dass eine Höhe der Fremddrohne (20) über dem Boden gleich null ist, und/oder wenn Sensoren eines Drohnenerfassungssystems (12) und/oder der Begleitdrohne (10) anzeigen, dass die Fremddrohne (20) ihren Betrieb eingestellt hat, und/oder wenn mit Hilfe einer Kamera der Begleitdrohne festgestellt wird, dass sich Rotoren oder Propeller der Fremddrohne (20) nicht mehr drehen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Steuern (180) basierend auf Fremddrohnen-Positionsdaten und/oder basierend auf aus den Fremddrohnen-Positionsdaten bestimmten Zieldaten und/oder basierend auf Sensordaten von an der Begleitdrohne (10) befestigten Sensoren erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei beim Steuern (180) die Begleitdrohne (10) gesteuert wird, einen Abstand relativ zur Fremddrohne (20) innerhalb eines vorbestimmten Abstandsintervalls einzuhalten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: Überwachen (100) des definierten Luftbereichs (2) mittels eines Drohnenerfassungssystems (12); Erkennen (110), dass die Fremddrohne (20) in den Luftbereich (2) eindringt; Bestimmen (120) von Fremddrohnen-Positionsdaten der Fremddrohne; und Übermitteln (130) von aus den Fremddrohnen-Positionsdaten ermittelten Zieldaten an eine Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne (10); und Steuern (150) der Begleitdrohne basierend auf den Zieldaten, so dass die Begleitdrohne einen Abstand innerhalb des Abstandsintervalls, bevorzugt soweit abhängig von Anspruch 4 den Trackingpositionsbereich, relativ zu der Fremddrohne anfliegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Begleitdrohne (10) eine Trackingkamera (18) mit einer Tracking-Funktionalität befestigt ist, wobei die Trackingkamera dazu eingerichtet ist, Aufnahmen in Form von Bildern und/oder Videos zu erfassen, wobei die Tracking-Funktionalität dazu eingerichtet ist, in den Aufnahmen der Trackingkamera einen oder mehrere Bereiche in den Aufnahmen zu identifizieren, in denen eine oder mehrere Drohnen abgebildet sind; umfassend: Aktivieren (160) der Tracking-Funktionalität, während sich die Begleitdrohne (10) in einem vorbestimmten Trackingpositionsbereich relativ zu der Fremddrohne (20) befindet, wobei der Trackingpositionsbereich durch einen horizontalen Abstandsbereich und einen vertikalen Abstandsbereich relativ zur Fremddrohne definiert ist; Erfassen (170) der Fremddrohne (20) mittels der Tracking-Funktionalität; und Steuern (180) der Begleitdrohne (20), so dass die Begleitdrohne in dem Trackingpositionsbereich relativ zu der Fremddrohne (10) bleibt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei Trackingdaten der Tracking-Funktionalität erfasst und an die Drohnensteuerungseinheit übermittelt werden; wobei die Trackingdaten insbesondere Daten über die Position und/oder einen Bereich innerhalb der Aufnahmen, an der bzw. in dem die Fremddrohne (20) abgebildet ist, umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Trackingkamera (18) und/oder deren Kameraobjektiv bewegbar an der Begleitdrohne (10) befestigt ist, wobei die Trackingdaten einen Schwenkwinkel der Trackingkamera in horizontaler Richtung und/oder einen Schwenkwinkel der Trackingkamera in vertikaler Richtung einschließen; und/oder wobei die Trackingkamera eine Zoomfunktion aufweist, wobei die Trackingdaten einen Zoomfaktor einschließen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Drohnensteuerungseinheit eine Fernsteuerungseinheit und/oder eine automatische Steuerungseinheit einschließt; wobei die Zieldaten und/oder die Trackingdaten und/oder aus den Zieldaten und/oder den Trackingdaten ermittelte Daten durch eine Anzeige der Fernsteuerungseinheit angezeigt werden, Steueranweisungen durch die Fernsteuerungseinheit erfasst werden, und das Steuern der Begleitdrohne (10) unter Verwendung der Steueranweisungen erfolgt; und/oder wobei die automatische Steuerungseinheit basierend auf den Zieldaten und/oder den Trackingdaten und/oder aus den Zieldaten und/oder den Trackingdaten ermittelten Daten Steuerbefehle bestimmt, und das Steuern der Begleitdrohne (10) unter Verwendung der Steuerbefehle erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Durchsage und/oder Alarmtöne über einen an der Begleitdrohne (10) befestigten Lautsprecher (19) ausgegeben werden; wobei diese Ausgabe bevorzugt in Reaktion auf ein Maßnahmensignal erfolgt und/oder in Abhängigkeit von einem bestimmten Zustand der Begleitdrohne erfolgt.
Aufklärungssystem zur Aufklärung eines unerlaubten Einflugs einer Fremddrohne (20) in einen definierten Luftbereich (2), umfassend ein Drohnenerfassungssystem (12) und eine Begleitdrohne (10); wobei das Drohnenerfassungssystem (12) dazu eingerichtet ist, Drohnen in einem definierten Luftbereich (2) zu erfassen, zu erkennen, wenn die Fremddrohne (20) in den Luftbereich (2) eindringt, und Fremddrohnen-Positionsdaten zu der Fremddrohne zu bestimmen; wobei das Drohnenerfassungssystem (12) dazu eingerichtet ist, aus den Fremddrohnen-Positionsdaten ermittelte Zieldaten an eine Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne zu senden und/oder die Fremddrohnen-Positionsdaten oder Zieldaten zu einem Leitsystem (14) zu übermitteln, das dazu eingerichtet ist, die aus den Fremddrohnen-Positionsdaten ermittelten Zieldaten an die Drohnensteuerungseinheit der Begleitdrohne zu senden; wobei das Aufklärungssystem dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Aufklärungssystem nach Anspruch 11, wobei an der Begleitdrohne eine Trackingkamera (18) mit einer Tracking-Funktionalität befestigt ist, wobei die Trackingkamera dazu eingerichtet ist, Aufnahmen in Form von Bildern und/oder Videos zu erfassen, wobei die Tracking-Funktionalität dazu eingerichtet ist, nach Aktivierung in den Aufnahmen der Trackingkamera einen oder mehrere Bereiche in den Aufnahmen zu identifizieren, in denen eine oder mehrere Drohnen abgebildet sind; wobei bevorzugt die Trackingkamera (18) oder deren Kameraobjektiv bewegbar an der Begleitdrohne (10) befestigt ist; wobei ein Schwenkwinkel der Trackingkamera oder des Kameraobjektivs in horizontaler Richtung einstellbar ist und/oder ein Schwenkwinkel der Trackingkamera oder des Kameraobjektivs in vertikaler Richtung einstellbar ist, und/oder wobei die Trackingkamera eine Zoomfunktion aufweist, wobei ein Zoomfaktor einstellbar ist.
Aufklärungssystem nach Anspruch 11 oder 12, umfassend das Leitsystem (14), wobei das Leitsystem (14) weiter dazu eingerichtet ist, wenn erkannt wird, dass die Fremddrohne (20) in den Luftbereich (2) eindringt, ein Startsignal, bevorzugt durch Interaktion mit wenigstens einem Bediener, zu erzeugen und an die Begleitdrohne (10) zu senden, und/oder, wenn die Begleitdrohne (10) sich im vorbestimmten Trackingpositionsbereich befindet, ein Aktivierungssignal für die Trackingfunktionalität, bevorzugt durch Interaktion mit dem wenigstens einen Bediener, zu erzeugen und an die Begleitdrohne zu senden; wobei bevorzugt die jeweilige Interaktion eine Abfrage bei dem wenigstens einen Bediener, weiter bevorzugt bei zwei Bedienern, umfasst.
Aufklärungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Drohnensteuerungseinheit eine Fernsteuerungseinheit und/oder eine automatische Steuerungseinheit einschließt; wobei die Fernsteuerungseinheit eine Anzeige und Bedienelemente umfasst und dazu eingerichtet ist, die Zieldaten und/oder die Trackingdaten und/oder aus den Zieldaten und/oder den Trackingdaten ermittelte Daten auf der Anzeige anzuzeigen und Steueranweisungen mit den Bedienelementen zu erfassen; und/oder wobei die automatische Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, basierend auf den Zieldaten und/oder den Trackingdaten und/oder aus den Zieldaten und/oder den Trackingdaten ermittelten Daten Steuerbefehle zu bestimmen.
Aufklärungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei ein Lautsprecher (19) an der Begleitdrohne (18) befestigt ist.
Computerprogramm, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das, wenn es auf einer Steuerungseinheit einer Begleitdrohne (10) ausgeführt wird, die Steuerungseinheit dazu veranlasst, Fremddrohnen-Positionsdaten zu einer Fremddrohne (20) oder Zieldaten zu empfangen; basierend auf den Fremddrohnen-Positionsdaten bzw. Zieldaten erste Steuerbefehle zu bestimmen und die Begleitdrohne (10) basierend auf den ersten Steuerbefehlen zu steuern, so dass die Begleitdrohne ein vorbestimmtes Abstandsintervall, insbesondere einen vorbestimmten Trackingpositionsbereich, der durch einen horizontalen Abstandsbereich und einen vertikalen Abstandsbereich relativ zur Fremddrohne definiert ist, relativ zu der Fremddrohne (20) anfliegt; und zweite Steuerbefehle zu bestimmen und die Begleitdrohne basierend auf den zweiten Steuerbefehlen zu steuern, so dass die Begleitdrohne in dem Abstandsintervall, insbesondere in dem vorbestimmten Trackingpositionsbereich, relativ zu der Fremddrohne bleibt.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 16.