White Paper
Einführung in C-UAS
Auf dem sich rasant entwickelnden Schlachtfeld von heute werden unbemannte Luftfahrtsysteme (UAS) immer dominanter und verändern die Offensiv- und Defensivstrategien. Mit der zunehmenden Abhängigkeit von diesen Plattformen steigt auch die Komplexität und Bedeutung ihrer Bekämpfung. Thales Australia ist stolz darauf, mit Dedrone by Axon zusammenzuarbeiten, um die umfassendsten, flexibelsten und effektivsten Lösungen zur Abwehr von UAS (C-UAS) auf dem Markt zu entwickeln und einzusetzen. Bei Thales Australia widmet sich das Protective Vehicle (PRV)-Team der Identifizierung und dem Verständnis der von UAS ausgehenden Bedrohungen sowie der aktiven Entwicklung und Bereitstellung innovativer Lösungen zur Entschärfung dieser Gefahren. Dedrone by Axon ist der weltweit führende Anbieter von C-UAS-Technologie mit kampferprobten Lösungen für den doppelten Verwendungszweck. Hunderte von kommerziellen, öffentlichen Sicherheits- und Militärkunden auf der ganzen Welt vertrauen auf die C-UAS-Lösungen von Dedrone by Axon, einschließlich der preisgekrönten Command-and-Control-Software (C2) DedroneTracker.AI.
Unser kombinierter Ansatz ist umfassend und verbindet traditionelles Feldhandwerk mit modernster Technologie, um sicherzustellen, dass unsere Kunden in einer Welt, in der UAS-Bedrohungen allgegenwärtig sind und sich ständig weiterentwickeln, effektiv arbeiten können. Dieser Artikel befasst sich mit der dynamischen Natur der UAS-Herausforderungen und untersucht, wie grundlegende Feldtechniken mit KI-gestützten autonomen C-UAS-Lösungen kombiniert werden können, um die von bösartigen UAS ausgehenden Bedrohungen zu neutralisieren. Wir bei Thales und Dedrone by Axon wollen die Zusammenarbeit fördern, unser Verständnis für die Schwachstellen von UAS vertiefen und gleichzeitig unsere Kunden in die Lage versetzen, sich an diese neue Kriegsführung anzupassen, zu innovieren und erfolgreich zu sein. Für die Zwecke dieses Papiers werden die Begriffe "Drohnen" und "UAS" synonym verwendet und sollen dasselbe bedeuten.
Sieben Schlüsselfaktoren
Auf den modernen Kriegsschauplätzen ist die Fähigkeit, sich vor Bedrohungen aus der Luft - insbesondere vor kleinen Drohnen - zu verstecken, zu einer lebenswichtigen Fähigkeit geworden. Drohnen haben das Überwachungsspiel grundlegend verändert und machen es zwingend erforderlich, die Entdeckbarkeit zu minimieren. Ungesehen und unentdeckt zu bleiben ist überlebenswichtig, und sieben Hauptfaktoren beeinflussen Ihre Sichtbarkeit für Drohnensysteme: Form, Silhouette, Schatten, Glanz, Abstand, Bewegung und Wärmesignatur.
Drohnen überwachen häufig bekannte Versorgungsrouten und suchen nach Anzeichen für Abweichungen oder Bewegungen abseits der Straße. Der taktische Einsatz von Kampfpositionen und die Abschirmung der gefährdeten Bereiche Ihres Fahrzeugs verringern die Gefährdung durch Drohnen. Die Nutzung natürlicher Deckung, wie z. B. Baumreihen oder Geländemerkmale, kann die Wahrscheinlichkeit, aus der Luft beobachtet zu werden, drastisch verringern. Das Verständnis und die Beherrschung dieser Sichtbarkeitsfaktoren erhöht Ihre Überlebensfähigkeit und erhält die operative Sicherheit gegen die ständig wachsame Drohnenaufklärung aufrecht.
Die Rolle der Technologie
Das traditionelle Fahrzeug- und Feldhandwerk ist auf dem Schlachtfeld zwar unverzichtbar, aber kein Allheilmittel für die Herausforderungen, die sich durch UAS ergeben. Die erfolgreiche Bekämpfung von UAS-Bedrohungen erfordert ein Gleichgewicht zwischen handwerklichen und technologischen Innovationen. Die Verbreitung von UAS-Technologie in kommerziellen, öffentlichen und militärischen Bereichen hat neue Risiken und Herausforderungen mit sich gebracht, was zu einer wachsenden Nachfrage nach umfassender C-UAS-Technologie geführt hat. Im Allgemeinen kann die C-UAS-Mission in vier verschiedene Phasen unterteilt werden, von denen jede besondere Aufmerksamkeit erfordert: Erkennen, Verfolgen, Identifizieren und Entschärfen (DTI-M).
C-UAS-Systeme warnen den Betreiber vor der Anwesenheit einer Drohne im geschützten Luftraum. Diese Erkennungssysteme können viele Formen annehmen und je nach den Bedürfnissen des Betreibers als fest installiertes System oder als tragbares System eingesetzt werden. Zur Schaffung eines mehrschichtigen Erkennungssystems können verschiedene Arten von Sensoren eingesetzt werden, darunter passive Hochfrequenzsensoren (RF), Radar, EO/IR-Kameras und akustische Sensoren. Der Multi-Sensor-Ansatz ermöglicht es dem Betreiber, ein breites Spektrum an Drohnen zu erkennen, von Drohnen, die RF-Signale aussenden, bis hin zu solchen, die autonom von Wegpunkten gesteuert werden oder an einem Glasfaserkabel befestigt sind. Eine Kombination von Erkennungssensoren ermöglicht es dem Betreiber auch, Drohnen zu erkennen, die ihren Standort absichtlich "fälschen", d. h., eine Drohne und/oder ein Pilot gibt absichtlich einen falschen Standort in ihrem Kommunikationssignal an. Durch den Einsatz einer Kombination von Sensoren kann das System ein echtes Situationsbewusstsein für den Luftraum liefern und ein gemeinsames Betriebsbild bereitstellen. Entscheidend für den Erfolg dieses Multisensor-Ansatzes ist der Algorithmus zur Sensorfusion, der es dem System ermöglicht, Falschmeldungen praktisch auszuschließen und die Drohne genau zu identifizieren und zu lokalisieren. Auf einer Plattform wie dem Thales Bushmaster montiert, gewinnen diese Systeme an Mobilität, so dass die Erkennung über Einsatzgrenzen hinweg erfolgen kann.
Sobald eine Drohne entdeckt wird, verfolgt eine wirksame Lösung zur Drohnenabwehr den Standort und die Flugbahn der Drohne sowie den Standort des Piloten und liefert dem Betreiber ein Echtzeit-Luftraum-Situationsbewusstsein.
Die Identifizierung erfolgt auf zwei wichtigen Achsen: Identifizierung von Freund oder Feind und Identifizierung einer bestimmten Drohne und/oder eines bestimmten Drohnenmodells.
Die skalierbare Architektur des Bushmaster ermöglicht die nahtlose Integration von Software wie DedroneTracker.AI, so dass die Bediener die Identifizierung von Bedrohungen auch unter schwierigen Bedingungen durchführen können. Darüber hinaus kann die bordeigene Kommunikationsinfrastruktur Identifizierungsdaten schnell an Kommandoeinheiten weiterleiten und so die Entscheidungsfähigkeit verbessern.
UAS-Minderungslösungenlassen sich im Allgemeinen in zwei große Kategorien einteilen: kinetische und nicht-kinetische Methoden, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Die ideale Entschärfungslösung hängt weitgehend vom jeweiligen Kunden, den Standortanforderungen und der taktischen Situation ab und kann aus einer Kombination von kinetischen und nicht-kinetischen Methoden bestehen.
Montagelösungen auf dem Bushmaster erhöhen die Einsatzflexibilität und nutzen die robuste Plattform für eine präzise Ausführung. Die einzigartige Kombination aus Schutz, Mobilität und Modularität macht den Bushmaster zu einem unschätzbaren Vorteil bei C-UAS-Einsätzen. Durch die Verbindung traditioneller Fahrzeugtechnik mit modernster technologischer Innovation versetzt er die Betreiber in die Lage, UAS-Bedrohungen in einem zunehmend komplexen Kampfgebiet zu erkennen, zu verfolgen, zu identifizieren und zu entschärfen.
DTI-M und C2
Letztendlich muss der Betreiber über ein effektives Werkzeug zur Verwaltung des DTI-M-C-UAS-Zyklus verfügen. Die preisgekrönte, speziell entwickelte C2-Softwarelösung DedroneTracker.AI von Dedrone by Axon dient als einteilige Benutzeroberfläche. DedroneTracker.AI ermöglicht es dem Bediener, alle Teile des DTI-M-Prozesses zu überwachen und zu steuern. Die fortschrittliche C2-Plattform mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen (AI/ML) nutzt fortschrittliche proprietäre Algorithmen und Techniken des maschinellen Lernens, um mehrere Sensoreingänge wie RF, EO/IR-Kamera und Radar zu erfassen und zusammenzuführen. Die Sensorfusion, die direkt in DedroneTracker.AI integriert ist, spielt eine entscheidende Rolle bei der automatischen Auslösung von Schadensbegrenzungssystemen, entweder durch "Man-on-the-Loop"- oder "Man-in-the-Loop"-Steuerung. Einige Drohnen senden beispielsweise RF-Signale aus, während andere an einem Glasfaserkabel angebunden oder über Wegpunkte programmiert werden können. Durch den Einsatz einer Kombination von Sensoren kann sich der Bediener ein klareres Bild von der Situation machen, was wiederum Aufschluss über die Art der im Laufe der Zeit im Einsatz eingesetzten Abhilfemaßnahmen gibt. DedroneTracker.AI verwendet diese Sensoreingaben, um genaue und Echtzeit-DTI für UAS zu liefern, und bietet dann die erforderliche Schnittstelle für den Benutzer, um eine UAS-Bedrohung mit der am besten geeigneten Abschwächungsmethode aus einer Reihe von Abschwächungsoptionen zu bekämpfen.
C-UAS-Systeme können mit verschiedenen Methoden eingesetzt werden, die auf die Missionsanforderungen und betrieblichen Herausforderungen zugeschnitten sind. Jede Methode hat ihre eigenen Vorteile und gewährleistet einen maßgeschneiderten Schutz gegen die sich entwickelnde Drohnenlandschaft. Beispiele für verfügbare Form-Faktoren sind unter anderem:
Wenn es um die Abwehr von UAS-Bedrohungen geht, gibt es keine Einheitslösung. Die Komplexität, Vielfalt und Anpassungsfähigkeit der UAS-Technologie in Verbindung mit der Risikobewertung einer bestimmten Situation erfordert einen mehrschichtigen C-UAS-Ansatz. Sich nur auf eine einzige Methode zu verlassen, könnte kritische Lücken hinterlassen, die von Angreifern ausgenutzt werden könnten.
Eine mehrschichtige C-UAS-Verteidigungsstrategie erfordert die Kombination von Feldarbeit und mehreren Schichten von C-UAS-Erkennungs-, Verfolgungs-, Identifizierungs- und Eindämmungsmethoden zu einer allumfassenden, einheitlichen Strategie. Jedes Element trägt zu einer robusteren Verteidigung gegen UAS-Bedrohungen bei. Die Feldtechnik, die auf traditionellen Fähigkeiten wie Tarnung und Verbergen beruht, bietet taktische Vorteile, da sie es den Streitkräften ermöglicht, einer Entdeckung zu entgehen oder Ausweichmanöver durchzuführen. Fieldcraft muss dann durch ein umfassendes C-UAS-System ergänzt werden, das mehrere Arten von DTI-M-Technologien wie verschiedene Erkennungs- und Verfolgungssensoren (RF, Radar, Kamera, Akustik) und sowohl kinetische als auch nichtkinetische Abschwächungsmethoden einsetzt.
Durch die Integration dieser Ansätze ist es möglich, eine Lösung zu schaffen, die sich an eine Vielzahl von Szenarien anpassen lässt. In bestimmten Situationen können nicht-kinetische Methoden Bedrohungen ohne kinetisches Eingreifen neutralisieren, während Feldtechniken es den Streitkräften in anderen Situationen ermöglichen können, sich der Entdeckung vollständig zu entziehen. Entscheidend ist, dass keine einzelne Komponente für sich allein steht, sondern dass sie sich gegenseitig verstärken und so eine flexible, anpassungsfähige und für den Gegner schwer zu umgehende Verteidigung schaffen.
Diese mehrschichtige Strategie stellt sicher, dass der Betreiber nicht nur auf die Bedrohungen durch UAS reagiert, sondern sie aktiv vorhersieht und sich dann proaktiv gegen sie verteidigt. Durch die Förderung einer Kultur der kontinuierlichen Innovation und taktischen Anpassungsfähigkeit kann der Nutzer seinen Gegnern immer einen Schritt voraus sein und sich besser wappnen, um die Komplexität der UAS-Landschaft mit Präzision und Weitsicht zu bewältigen.
Was bringt die Zukunft?
Im Kampf gegen UAS-Bedrohungen machen neue Technologien rasche Fortschritte, wobei mehrere wichtige Innovationen die Landschaft verändern werden. Im Folgenden stellen wir die wichtigsten Entwicklungen vor.
Gerichtete Energiewaffen (Directed Energy Weapons, DEWs) rücken zunehmend in den Mittelpunkt, insbesondere Lasersysteme, die Drohnen mit Präzision außer Gefecht setzen oder zerstören können, um Kollateralschäden in sensiblen Umgebungen zu minimieren. Auch HPMs werden entwickelt, um die Elektronik von Drohnen zu stören und so eine nicht-tödliche Option zur Neutralisierung von Bedrohungen zu bieten, ohne auf herkömmliche Munition zurückgreifen zu müssen. In ähnlicher Weise werden HELs entwickelt, die bösartige Drohnen aus größerer Entfernung ausschalten und gleichzeitig Kollateralschäden an befreundetem Personal, Infrastruktur und Flugzeugen minimieren können. Diese Technologien werden sich rasch zu leistungsfähigeren, zuverlässigeren und kostengünstigeren C-UAS-Instrumenten weiterentwickeln.
KI/ML-gestützte Technologien werden für die Abwehr von UAS immer wichtiger. Es gibt KI-gestützte Systeme, die Drohnenbedrohungen erkennen und bald auch autonom auf diese Bedrohungen reagieren und sich in Echtzeit an neue Taktiken anpassen werden. Maschinelles Lernen verbessert die EW-Fähigkeiten und ermöglicht ein präziseres Stören oder Spoofing der UAS-Kommunikation bei gleichzeitiger Verringerung des Risikos einer Störung befreundeter Systeme. Das engagierte KI/ML-Team von Dedrone by Axon hat vor kurzem ein Computer-Vision-Modell der nächsten Generation veröffentlicht, das nun in allen Produkten von Dedrone by Axon zum Einsatz kommt, einschließlich der neuesten Sensor-Fusion-Drohnenschutzlösungen. Drei grundlegende Bausteine müssen zusammenkommen, um die weltweit schnellste und genaueste KI/ML-gestützte Luftraumsicherheitslösung zu schaffen. Dazu gehören leistungsstarke Hardware, eine lernende neuronale Netzwerkarchitektur und robuste Daten. In jedem Fall hat Dedrone by Axon die leistungsfähigsten verfügbaren Komponenten zusammengebracht, um eine durchschnittliche Geschwindigkeitssteigerung von 20 % unseres Video-Trackers sowie eine erhebliche Verbesserung der Genauigkeit zu erzielen, wodurch sowohl falsch-positive als auch falsch-negative Ergebnisse reduziert werden. Dies führte zu einer Verbesserung der mittleren durchschnittlichen Präzision (mAP) um 24,3 % und des mittleren Rückrufs (mAR) um 12,8 %. Die KI/ML-gestützte C-UAS-Technologie steckt noch in den Kinderschuhen und wird zweifellos die Erkennungsgenauigkeit und -geschwindigkeit weiter verbessern, was eine effektivere Schadensbegrenzung ermöglicht.
Schwarmabwehrtechnologien, eine weitere wichtige Entwicklung, dienen der Bekämpfung der wachsenden Bedrohung durch Drohnenschwärme. Diese Systeme werden in der Lage sein, mehrere Drohnen gleichzeitig zu neutralisieren, entweder durch kinetische oder nichtkinetische Methoden wie das Stören oder den Start von Abfangdrohnen.
Die Quantensensortechnologie befindet sich zwar noch im Anfangsstadium, verspricht aber, die Drohnenerkennung zu revolutionieren, vor allem unter Bedingungen, unter denen herkömmliche Radarsysteme versagen können. Quantenradarsysteme könnten möglicherweise Tarnkappendrohnen aufspüren, die sich der konventionellen Erkennung entziehen, und so eine neue Ebene der Verteidigungsfähigkeit bieten.
Hyperschall-Abfangraketen sind eine weitere hochmoderne Entwicklung, mit der schnell auf sich schnell bewegende UAS-Bedrohungen in großer Höhe reagiert werden kann, so dass selbst die schwer fassbaren Drohnen wirksam abgefangen werden können.
Das Aufkommen von 5G-Netzen wird die C-UAS-Strategien weiter verbessern, da sie eine schnellere und zuverlässigere Kommunikation zwischen Sensoren und Gegenmaßnahmen ermöglichen und so die Reaktionsgeschwindigkeit und -effizienz erhöhen.
Zu den weiteren Fortschritten gehören intelligente Störsysteme, die sich dynamisch an die sich entwickelnden UAS-Frequenzen anpassen und selbst die raffiniertesten Drohnen abwehren können, sowie die Nanotechnologie zur Entwicklung kleinerer, diskreterer C-UAS-Lösungen. Darüber hinaus wird Augmented Reality (AR) in Soldatensysteme und Fahrzeuge integriert, die Echtzeitdaten über UAS-Bedrohungen liefern, um das Situationsbewusstsein und die Reaktionszeiten zu verbessern.
Zusammen stellen diese sich entwickelnden Technologien die Zukunft der C-UAS-Strategien dar und bieten neue Verteidigungsschichten, die Innovation mit Flexibilität verbinden. Wenn diese Fortschritte zum Tragen kommen, werden sie die Verteidigungskräfte in die Lage versetzen, den sich entwickelnden Bedrohungen einen Schritt voraus zu sein und einen proaktiven und umfassenden Ansatz zum Schutz vor UAS auf dem modernen Schlachtfeld zu gewährleisten.
Schlussfolgerung
Die sich entwickelnde Landschaft der UAS-Bedrohungen erfordert mehr als nur technologische Innovation - sie erfordert eine tiefgreifende, gemeinschaftliche Anstrengung der klügsten Köpfe der Branche. Wir bei Thales Australia und Dedrone by Axon wissen, dass die Zukunft von C-UAS-Strategien nicht in einer Einzellösung liegt, sondern in einem vielschichtigen, anpassungsfähigen Ansatz, der Fachwissen aus der Praxis, Spitzentechnologie und betriebliche Innovation kombiniert. Unsere Aufgabe ist es, nicht auf neue Herausforderungen zu reagieren, sondern sie zu antizipieren, um in einem unvorhersehbaren und sich schnell verändernden Umfeld immer einen Schritt voraus zu sein.
Aus diesem Grund sind wir bestrebt, eine Think-Tank-Kultur zu fördern und die klügsten Köpfe im Raum zusammenzubringen, um unsere C-UAS-Strategien kontinuierlich zu verfeinern, anzupassen und zu verbessern. Durch die Nutzung unterschiedlicher Perspektiven und fundierter Fachkenntnisse können wir das gesamte Spektrum der UAS-Bedrohungen besser verstehen und robuste Lösungen entwickeln, die über oberflächliche Reaktionen hinausgehen. Unser Ziel ist es, unsere Kunden und Partner in die Lage zu versetzen, in einer Welt zu bestehen, in der diese Bedrohungen konstant, komplex und in ständiger Entwicklung begriffen sind.
Durch die Kombination von praktischer Feldarbeit und Spitzentechnologie können wir einen zukunftsfähigen Verteidigungsrahmen aufbauen, der nicht nur UAS-Bedrohungen abwehrt, sondern auch die Zukunft der Luftkriegsführung gestaltet. Gemeinsam, mit den besten Köpfen an der Spitze, werden wir unsere Streitkräfte schützen und einen widerstandsfähigen, zukunftsorientierten Ansatz zum Schutz vor den Technologien von morgen gewährleisten.
Verfasst von: Jason Moriarty, Product Line Manager, Thales Australien, und Michael Roche, Global Defense Marketing Manager, Dedrone by Axon
Dieser Artikel stellt eine Zusammenarbeit zwischen Thales Australia und Dedrone by Axon dar und zeigt das gemeinsame Fachwissen und die innovativen Einblicke in die montierten OTM-, Fixed- und Expeditionary-C-UAS-Systeme der beiden Unternehmen.