Wie ein österreichisches System mit Mikrofonen Drohnen aufspürt

Ab einer gewissen Höhe sind sie kaum mehr zu hören oder zu sehen. Zumindest nicht für Menschen. Doch es wird immer wichtiger zu wissen, wo sich Drohnen aufhalten. Heutzutage kann man die sogenannten UAVs, also unbemannte Luftfahrzeuge, einfach kaufen. Zum Beispiel, um damit beeindruckende Videos von Landschaften zu erstellen. 

Gegen Ende 2025 tauchten aber häufiger Drohnen bei Flughäfen auf, was zu enormen Sicherheitsbedenken, Störungen und monetären Schäden führte. “Die Herkunft von Drohnen ist oft nicht bekannt und ein Überwachungssystem für deren Präsenz gibt es aktuell in Österreich nicht”, sagt Martin Blass, Forscher der Gruppe Intelligente Akustische Lösungen von Joanneum Research. Genau so eines will er mit seinem Team im Rahmen des Projekts UAS-CheckPoint entwickeln. 

Drohnen für die Gesellschaft

Blass und sein Team fokussieren sich dabei auch auf sogenannte “Drohnen-positive Themen", also auf Drohnen, die etwas zum Wohle der Gesellschaft beitragen. Das können beispielsweise Drohnen sein, die genutzt werden, um Pakete zu liefern. 

Wer in Österreich eine Drohne starten will, muss sie registrieren und sich an bestimmte Regeln halten. Zum Beispiel darf man in gewissen Gebieten oder Höhen nicht fliegen. Aktuell gibt es aber keine Form der aktiven Überprüfung, ob Bestimmungen eingehalten werden. Hier setzt man in Österreich auf die Eigenverantwortung von Drohnenpiloten. 

“Aktuell werden die Flugpläne von Drohnen an die Austro Control übermittelt. Es wird jedoch nicht erfasst und validiert, ob diese Pläne tatsächlich umgesetzt werden. Diese Aufgabe wollen wir übernehmen”, sagt Blass. 

Das Überwachungssystem 

Blass und sein Team von Joanneum Research entwickeln dafür ein Überwachungssystem, das aus Sensorknoten, den sogenannten "Checkpoints", besteht und an wichtigen Punkten platziert wird. 

Das kann zum Beispiel am Rande einer Stadt sein, oder an einem Flughafen oder Kraftwerk. Platziert man die Knoten auf Dächern oder Straßenmasten, schützt man das Überwachungssystem auch vor Störquellen, wie z. B. dem Straßenverkehr. 

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Dem Schall auf der Spur 

Die Knoten selbst bestehen aus akustischen Sensoren, also Mikrofonen. Diese lokalisieren die Drohnen durch den Schall, den sie aussenden. Weil Schall in Wellen wandert, trifft er an den Mikrofonen zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf. “Dadurch, dass wir die Position der Mikrofone auf den Millimeter genau kennen, können wir zurückrechnen, wo sich die Drohne befindet”, schildert Blass. 

Insgesamt werden pro Checkpoint 32 oder mehr Mikrofone in einer Halbkugel angeordnet, die einen Durchmesser von bis zu einem Meter hat. Durch diese Größe können vor allem tiefe Geräusche, wie das Brummen einer Drohne, erfasst werden. 

Für uns Menschen sind diese Geräusche ab einem gewissen Punkt nicht mehr hörbar. “Das liegt auch daran, dass wir nur 2 Ohren haben. Wir 32 verwenden Mikrofone, jedes davon bringt eine zusätzliche Signalverbesserung”, erklärt Blass.

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Wofür es die akustische Überwachung braucht 

Als Pilotin oder Pilot erhält man bei der Registrierung der eigenen Drohne eine 16-stellige sogenannte Remote-ID. “Seit 2024 muss von jeder Drohne EU-weit eine Remote-ID ausgesendet werden. Nur der Empfang dieser Remote-ID wird nicht wirklich umgesetzt”, sagt Blass. 

Mit dem akustischen Überwachungssystem könne beispielsweise überprüft werden, ob Drohnen unterwegs sind, die keine Remote-ID aussenden. Besitzt man eine Drohne mit einem Gewicht von über 250 Gramm, braucht man außerdem einen Drohnenführerschein. “Wir wollen den Drohnen ermöglichen, in einem geregelten Rahmen fliegen zu können”, so Blass. 

Multimodale Überwachung 

“Die Sensoren sind multimodal. Das bedeutet, dass jeder Knoten Audio-, Video-, Remote-ID und GNSS-Module kombiniert”, erklärt Blass. Letzteres bedeutet, dass die Satellitennavigation zur Positionsbestimmung genutzt wird. Bei UAS-Checkpoint kommen also auch optische Sensoren für die kamerabasierte Drohnendetektion zum Einsatz. Der Nachteil dabei ist, dass die Kameras Drohnen in der Nacht oder bei schlechten Sichtverhältnissen nur schwer erkennen können. 

Auch akustische Sensoren haben Nachteile. “Schall kann nicht über weite Distanzen übertragen werden”, betont Blass. Bei einer kleinen Drohne ist beispielsweise nach 300 bis 400 Metern physikalisch Schluss, weil sich der Schalldruck mit der Entfernung stark verringert. Ein Vorteil ist aber, dass diese Sensoren passiv arbeiten und selbst keine Signale aussenden. 

Systeme, die beispielsweise mit Radar arbeiten, senden elektromagnetische Wellen aus, die auch von anderen Geräten empfangen werden können. Bei Schall hat man dieses Problem nicht: “Wir empfangen Schallwellen und niemand bekommt mit, dass wir zuhören”, sagt Blass. Das sei vor allem im militärischen Kontext wichtig. 

KI für das Verständnis 

Gerade die Kombination von optischen und akustischen Systemen sei am sinnvollsten. Damit all die empfangenen Daten ausgewertet werden können, kommt auch KI bzw. Maschinelles Lernen zum Einsatz. “So schaffen wir Systeme, die nicht nur hören, sondern auch verstehen, was sie hören“, erklärt der Forscher. 

Mithilfe von Trainingsdaten ordnen Menschen zu, ob es sich bei einem Audiosignal um eine Drohne handelt oder nicht. Die KI kann daraus lernen und Merkmale identifizieren, die in Zukunft helfen, Drohnen zu detektieren. “Aktuell haben wir ca. 16 Stunden Audiomaterial, dem bereits Geräusche zugeordnet wurden“, sagt Blass.  

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Drohnendetektion der Zukunft 

Ziel von UAS-CheckPoint ist nicht, ein fertiges Produkt auf den Markt zu bringen. Vielmehr geht es darum, zu demonstrieren, wie ein Drohnenüberwachungssystem aufgebaut werden könnte. Das Projekt hat im Dezember 2025 begonnen. Im ersten Schritt werden die Checkpoints errichtet. Danach wird die dazugehörige Software entwickelt und das gesamte System getestet. 

“Uns ist es wichtig, einen Beitrag zur Sicherheit der Gesellschaft zu leisten, sei es in militärischer oder ziviler Hinsicht”, betont Blass. In Zukunft könnte diese Technologie beispielsweise zum Schutz von Stadtteilen eingesetzt werden. In der Ukraine musste man laut dem Forscher aus der Not heraus ein solches sehr vereinfachtes System mithilfe von Smartphones entwickeln. “Ein solches System zu haben, ist natürlich immer gut. Wenn man erst anfängt, wenn der Bedarf da ist, ist es eigentlich zu spät”, fasst der Forscher zusammen.