-
Die Erfindung betrifft eine Abwehrdrohne zur Abwehr einer Kleindrohne.
-
Aus der
EP 2 186 728 A1 ist ein unbemanntes Fluggerät bekannt, welches eine erste Kopplungseinrichtung in Form einer Hakenleine aufweist. Diese erste Kopplungseinrichtung ist dafür vorgesehen, während des Fluges des unbemannten Fluggerätes in eine bodengestützte rotierbare zweite Kopplungseinrichtung einzugreifen, um das unbemannte Fluggerät zur kontrollierten Landung zu bringen. Die
EP 2 186 728 A1 beschäftigt sich jedoch nicht mit der Abwehr von Drohnen.
-
Es muss damit gerechnet werden, dass Kleindrohnen in Zukunft verstärkt zum Ausspähen sicherheitsrelevanter Bereiche und für terroristische Angriffe eingesetzt werden. Die Abwehr einer solchen Kleindrohne mittels herkömmlicher Waffen im Bereich von Veranstaltungen oder über bewohntem Gebiet ist problematisch, da insbesondere bei einem Abschuss Kollateralschäden drohen. Es besteht daher ein Bedarf, einen Anflug einer Kleindrohne auf ein Ziel zu verhindern.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Mittels, mit dem ein Anflug einer Kleindrohne auf ein Ziel sicher und zuverlässig verhindert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 15.
-
Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Abwehrdrohne zur Abwehr einer Kleindrohne, insbesondere eines ferngesteuerten Helikopters vorgeschlagen, welche zumindest einen Motor zum Antrieb eines Propellers, einen mit dem Motor verbundenen Rumpf, ein mit dem Rumpf verbundenes längliches Trägerelement mit zumindest einem Haken und eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung der fliegenden Kleindrohne und zum automatischen Steuern in Richtung der Kleindrohne umfasst.
-
Erfindungsgemäß ist eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung der fliegenden Kleindrohne und zum automatischen Steuern in Richtung der Kleindrohne vorgesehen. Mittels der Erkennungseinrichtung erfasst die Abwehrdrohne die Kleindrohne und kann über bekannte Zielerfassungsalgorithmen Flugbahn und Geschwindigkeit ermitteln. Aus Flugbahn und Geschwindigkeit kann eine Annäherungsflugbahn berechnet werden. Durch die automatische Steuerung ist es möglich, die Abwehrdrohne autonom zur Kleindrohne als Ziel zu fliegen und sie in eine Wirkposition zum Einfangen der Kleindrohne zu bringen. Bei einer Änderung der Flugbahn der Kleindrohne wird entsprechend die Annäherungsflugbahn neu berechnet.
-
Unter dem Begriff ”Drohne” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein unbemanntes Luftfahrzeug verstanden, welches entweder ferngesteuert wird oder eigenständig navigiert. Bei der Drohne kann es sich um ein unbemanntes Flugzeug oder um einen unbemannten Helikopter handeln. Insbesondere kann die Drohne ein unbemannter Helikopter mit mehreren Rotoren sein, z. B. ein Quadrokopter.
-
Unter dem Begriff ”Abwehrdrohne” wird eine Drohne verstanden, welche ein Mittel zur Abwehr einer weiteren Drohne umfasst.
-
Unter dem Begriff ”Kleindrohne” wird eine Drohne mit einem Gewicht von höchstens 50 kg, vorzugsweise höchstens 20 kg, insbesondere höchstens 10 kg, verstanden. Unter dem Begriff ”Abwehr” wird verstanden, dass die fliegende Kleindrohne daran gehindert wird, ihr Ziel zu erreichen, indem sie z. B. flugunfähig gemacht wird.
-
Unter dem Begriff „längliches Trägerelement” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung unter anderem eine Leine verstanden, welche zum einen eine aus Faser geflochtene, zum anderen eine nicht aus Faser geflochtene Struktur aufweisen kann, und deren Verhältnis von Länge zu Dicke sehr groß ist, typischerweise größer als 20. Unter dem Begriff „längliches Trägerelement” werden auch biegesteifere Auslegungen verstanden, die man im Grenzfall als Stab oder Rohr bezeichnen könnte. Ebenfalls umfasst der Begriff Kombinationen aus biegesteifen und biegeschlaffen Teilen, sowie biegesteife Teile mit Gelenken zwischen diesen. Es sind auch unterschiedliche Querschnittsgeometrien, wie zum Beispiel eine Bandform möglich.
-
Die Abwehrdrohne umfasst einen Motor zum Antrieb zumindest eines Propellers. Am Rumpf der Abwehrdrohne ist mittelbar oder unmittelbar zumindest ein längliches Trägerelement, beispielsweise eine Leine, mit zumindest einem Haken befestigt. Vorzugsweise umfasst die Abwehrdrohne mehrere Leinen mit mehreren Haken, wobei die Haken entlang der Leine angebracht sind. Zweckmäßigerweise sind die Hakenspitzen als Widerhaken ausgebildet.
-
Die Leine der Abwehrdrohne ist geeignet, sich um den Propeller der Kleindrohne zu wickeln, wodurch dieser blockiert wird. Die Kleindrohne wird flugunfähig und kann mittels der Leine zu einem vorgegebenen Landeplatz geschleppt werden. Des Weiteren ist die Leine mit dem zumindest einen Haken geeignet, die Kleindrohne einzuhaken oder Teile der Kleindrohne zu durchbohren und sie damit mit der Abwehrdrohne zu verbinden. Auch in diesem Fall wird die Kleindrohne eingefangen. Sie kann am Weiterflug gehindert und zu einem vorgegebenen Landeplatz gebracht werden.
-
Die Kleindrohne kann durch eine Kollision mit der Leine mit Haken auch beschädigt werden. In diesem Fall kann die Kleindrohne zum Absturz gebracht werden.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Leine aus Kunststoff, Metall, einer Metalllegierung oder einem Verbundmaterial mit hoher Festigkeit ausgeführt. Als Kunststoffe sind z. B. Kohlefaser oder Aramid besonders gut geeignet. Die Leine weist vorteilhafterweise einen Durchmesser von höchstens 2 mm, insbesondere 0,1 bis 0,3 mm, auf. Durch die geringe Dicke und das geringe Gewicht der Leine wird die Abwehrdrohne nur unwesentlich in ihrer Flug- und Manövrierfähigkeit eingeschränkt. Die Leine ist zweckmäßigerweise zwischen 1 und 10 m, vorzugsweise 2 bis 5 m, lang.
-
Zweckmäßigerweise weist die Leine am vom Rumpf abgewandten Ende ein Gewicht auf. Am anderen Ende ist die Leine mit dem Rumpf verbunden. Das Gewicht sorgt dafür, dass die Leine bezüglich der Haltevorrichtung weitestgehend gestreckt gehalten wird. Zweckmäßigerweise ist auch das Gewicht als Haken ausgeführt.
-
In einer vorteilhaften Ausführung ist der Haken ein Mehrfachhaken. Ein Mehrfachhaken weist mehrere, z. B. drei, radial abstehende Haken auf, so dass ein Eingreifen unabhängig von der radialen Ausrichtung des Hakens bezüglich der Leine möglich ist.
-
Zweckmäßigerweise ist der Propeller ein Rotor. In diesem Fall ist die Abwehrdrohne z. B. ein Helikopter.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zumindest eine Leine an einer an der dem Rotor abgewandten Unterseite des Rumpfs vorgesehenen Haltevorrichtung angebracht. Die Haltevorrichtung kann beispielsweise aus einem Haken und/oder einer Stange bestehen. Die Haltevorrichtung vereinfacht das Befestigen der Leine am Rumpf der Abwehrdrohne. Durch das Anbringen der Haltevorrichtung an der Unterseite des Rumpfs kann sichergestellt werden, dass die Leine nicht den Rotor der Abwehrdrohne umwickelt.
-
In einer besonders zweckmäßigen Ausführung umfasst die Haltevorrichtung eine Sicherheitseinrichtung, mit der bei Überschreitung einer vorgegebenen Zugkraft die Leine von der Haltevorrichtung trennt wird. Die Sicherungseinrichtung kann z. B. aus einer Schlaufe mit einer Klammer bestehen, wobei die Klammer sich bei einem vorbestimmten Grenzwert der Zugkraft löst. Die Sicherungseinrichtung ist so ausgelegt, dass eine Flugfähigkeit der Abwehrdrohne aufrecht erhalten bleibt.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Leine in einem Behälter aufgenommen, welcher mit einer Einrichtung zum Öffnen und Freigeben der Leine versehen ist. Der Behälter kann als Schacht in einer dem Rotor abgewandten Unterseite des Rumpfs ausgestaltet sein. Die Einrichtung zum Öffnen und Freigeben der Leine ist beispielsweise eine Klappe, welche auf ein Signal hin geöffnet wird. Durch das Öffnen der Klappe wird die in dem Schacht aufgenommene Leine entfaltet oder abgerollt und dann so gestreckt, dass sie funktionsfähig zum Einfangen der Kleindrohne ist.
-
Alternativ dazu kann der Behälter auch außerhalb des Rumpfs angebracht sein. Zweckmäßigerweise befindet er sich ebenfalls auf einer dem Rotor abgewandten Unterseite des Rumpfs. Bei dem Behälter kann es sich um ein starres Behältnis mit einer Klappe als Einrichtung zum Öffnen oder auch um eine flexible Hülle mit einer Einrichtung zum Öffnen handeln. Die Einrichtung zum Öffnen kann beispielsweise mittels eines Funksignals oder bei Unterschreiten eines vorgegebenen Abstands durch ein Signal eines Abstandssensors zur Kleindrohne geöffnet werden. Vorteil dieser Ausführung ist, dass das Risiko verringert wird, dass sich die Leine mit Haken in einem Hindernis, beispielsweise einem Baum, verhakt.
-
Zweckmäßigerweise ist am Rumpf der Abwehrdrohne eine Kamera angebracht. Die Kamera ist geeignet, Bilder der Umgebung aufzunehmen und z. B. an eine Basisstation der Abwehrdrohne zu übermitteln.
-
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist im Rumpf der Abwehrdrohne ein Empfänger zum Empfangen von Funksignalen aufgenommen. Mittels des Empfängers können z. B. Funksignale zur Steuerung der Abwehrdrohne empfangen werden.
-
Die Erkennungseinrichtung kann weiterhin eine Mustererkennung umfassen, welche das von der Erkennungseinrichtung erfasste Flugobjekt mit vorhandenen Mustern von Flugobjekten abgleicht. Damit kann mit der Erkennungseinrichtung eine Kleindrohne von anderen Flugobjekten unterschieden und über die Zielerfassung das richtige Ziel, die Kleindrohne, angesteuert werden.
-
Zweckmäßigerweise umfasst die Erkennungseinrichtung eine Kamera und eine Bildauswertungseinrichtung. Mit dieser Erkennungseinrichtung kann die Abwehrdrohne die Kleindrohne erfassen und eine Bewegung der Kleindrohne vorhersagen. Bei der Kamera kann es sich um eine bewegbare Kamera handeln.
-
Die Erkennungseinrichtung umfasst zweckmäßigerweise eine IR-Erfassungseinrichtung und eine thermografische Auswertungseinrichtung. Mittels einer IR(Infrarot)-Erfassungseinrichtung ist es möglich, eine Kleindrohne auch bei schlechter Sicht, z. B. in der Nacht, zu erfassen und mittels der Auswertungseinrichtung die Bewegung der Kleindrohne zu erfassen und die weitere Bewegung der Kleindrohne vorherzusehen.
-
Zweckmäßigerweise umfasst die Erkennungseinrichtung ein Mikrofon und eine Geräuschauswertungseinrichtung. Analog kann eine Kleindrohne über ihre Geräusche mittels eines Mikrofons und einer Geräuschauswertungsausrichtung erfasst werden, so dass die Abwehrdrohne die Kleindrohne verfolgen bzw. sich zum Fangen der Kleindrohne positionieren kann.
-
Durch das Abschleppen der Kleindrohne an einen vorbestimmten Landeplatz kann die Kleindrohne auf eine von ihr ausgehende Gefährdung untersucht werden und ggf. an einem abseits ihres Ziels gelegenen Platz entschärft werden. Weiterhin können durch die Untersuchung der Kleindrohne Rückschlüsse auf die in ihr verwendete Technik sowie auf die für sie verantwortlichen Personen gezogen werden. Darüber hinaus kann durch die mechanische Fangeinrichtung die Kleindrohne, z. B. bei Veranstaltungen, ohne die Erregung großer Aufmerksamkeit abgefangen werden. Das ist insbesondere im Bereich von größeren Personenansammlungen vorteilhaft, um eine Panik zu vermeiden.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Aufsicht auf eine Abwehrdrohne mit einer mit dem Rumpf verbundenen Haltevorrichtung,
-
2 eine schematische Darstellung einer Abwehrdrohne mit Leine mit Haken und
-
3 eine schematische Darstellung einer Abwehrdrohne mit einem Behälter für die Leine mit Haken.
-
1 zeigt schematisch eine Abwehrdrohne, welche hier als Quadrokopter ausgebildet ist. Die Abwehrdrohne hat einen Rumpf 1 und vier Propeller 2, insbesondere Rotoren, und eine Landeeinrichtung 3, z. B. Kufen. Eine Haltevorrichtung 4 für eine Leine (hier nicht dargestellt) ist an der Landeeinrichtung 3 angebracht. Dadurch wird sichergestellt, dass die Leine sich nicht um die Rotoren der Abwehrdrohne wickelt.
-
2 zeigt schematisch eine Abwehrdrohne mit zwei Leinen 7 mit Haken 5. Jede Leine 7 ist am von der Haltevorrichtung 4 abgewandten Ende mit einem Gewicht 6 beschwert. Das Gewicht 6 ist als Haken ausgeführt. An der Leine 7 sind mehreren Haken 5 befestigt. Eine Erkennungseinrichtung 8 für eine Kleindrohne ist zweckmäßigerweise am Rumpf 1 der Abwehrdrohne zwischen den Landeeinrichtungen 3 angebracht. Zweckmäßigerweise umfasst die Erkennungseinrichtung 8 mehrere Sensoren für optische und akustische Signale und eine Zielerfassung.
-
3 zeigt eine Abwehrdrohne mit einem Behälter 9, in welchem die Leine 7 mit den Haken 5 und dem Gewicht 6 aufgenommen ist. Der Behälter 9 ist auf einer der Abwehrdrohne abgewandten Unterseite des Behälters 9 mit einer Klappe versehen. Diese Klappe kann durch ein Signal geöffnet werden, z. B. indem ein elektromagnetischer Verschluss durch einen elektrischen Impuls gelöst wird. Das Signal wird zweckmäßigerweise automatisch erzeugt, sobald ein vorgegebener Abstand zwischen Abwehrdrohne und Kleindrohne unterschritten wird. Alternativ ist auch eine Auslösung der Klappe mittels eines vom Boden gegebenen Funksignals möglich. Die Leine kann damit erst kurz vor dem Kreuzen der Flugbahn der Kleindrohne in einen gestreckten Zustand gebracht werden. Diese Ausführung ist in einem Zielgebiet mit Hindernissen, zum Beispiel Bäumen, zu bevorzugen, um die Wahrscheinlichkeit eines Verfangens der Abwehrdrohne in einem Hindernis zu reduzieren.
-
Ein Einsatz der Abwehrdrohne kann wie folgt ablaufen: Die Abwehrdrohne steht an einem geeigneten Start- und Landeplatz bereit. Beim Anflug einer Kleindrohne in ein Zielgebiet hebt die Abwehrdrohne ab. Mittels der Erkennungseinrichtung 8 erkennt die Abwehrdrohne die fliegende Kleindrohne und berechnet aus Bild-, thermografischen oder Geräuschauswertungsdaten eine Flugbahn der Kleindrohne. Die Abwehrdrohne fliegt zur Kleindrohne und kreuzt deren Flugbahn vorteilhafterweise in einem spitzen Winkel von 0° bis 30°, wobei die Abwehrdrohne eine nach oben versetzte Flugbahn ansteuert. Durch die Kreuzung der Flugbahn im spitzen Winkel wird die Wahrscheinlichkeit des Einfangens der Kleindrohne erhöht. Der vertikale Abstand zwischen Abwehrdrohne und Kleindrohne ist zweckmäßigerweise so bemessen, dass die Haken 5 der mechanischen Fangeinrichtung auf der Höhe der Kleindrohne sind. Sobald die Kleindrohne mit den Haken 5 festgehalten wird, kann die Abwehrdrohne die Kleindrohne zu einem vorgegebenen Landeplatz bringen. Dort ist es möglich die Kleindrohne ggf. unschädlich zu machen und/oder Informationen über ihre Herkunft zu sichern.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rumpf
- 2
- Propeller
- 3
- Landeeinrichtung
- 4
- Haltevorrichtung
- 5
- Haken
- 6
- Gewicht
- 7
- Leine
- 8
- Erkennungseinrichtung
- 9
- Behälter
