Das Anti-Drohnen-Radar ist die zentrale aktive Detektionsausrüstung für die Luftraumüberwachung von Flughäfen und bildet die erste Verteidigungslinie für die Sicherheit im Tiefflugverkehr. Es begegnet den Risiken unautorisierter Drohnenflüge, die Starts und Landungen behindern und Kollisionen in der Luft verursachen können. Die Schutzzone des Flughafens erstreckt sich über einen horizontalen Radius von 10 Kilometern und eine vertikale Höhe von 500 Metern und ist um einen Referenzpunkt zentriert. Der Fokus liegt auf präziser Erkennung, sicherer Anpassung, kollaborativer Interaktion und der ungestörten Nutzung des zivilen Luftfahrtbetriebs. Kern des Systems ist die frühzeitige Erkennung, präzise Positionierung und schnelle Abwehr von Drohnenbedrohungen durch differenzierten Einsatz, technische Optimierung und Systemvernetzung. So wird die frühzeitige Erkennung, präzise Positionierung und schnelle Abwehr von Drohnenbedrohungen während des gesamten Prozesses gewährleistet und der normale Flugbetrieb sichergestellt. Die konkreten Anwendungsbereiche sind wie folgt:
1. Kernpositionierung: Die „notwendige Erkennungssäule“ für die Flughafenkontrolle
Die elektromagnetische Umgebung des Flughafens ist empfindlich, bedingt durch zahlreiche Bodenobjekte (Fahrzeuge, Gebäude, Ausrüstung) und hohe Anforderungen an den Luftraum. Anti-Drohnen-Radar, das unabhängig von Drohnensignalen arbeitet, rund um die Uhr verfügbar ist, eine hohe Störfestigkeit aufweist und auch lautlose/selbststeuernde Drohnen erkennen kann, kompensiert die Schwächen passiver Erkennungsmethoden (wie z. B. TDOA, das bei lautlosen Drohnen versagt und bei extremen Wetterbedingungen Leistungseinbußen aufweist). Es bildet das Herzstück des multimodalen Erkennungssystems für Flughäfen und liefert präzise Daten zu Zielentfernung, Azimut, Höhe, Geschwindigkeit usw. sowie zur Flugbahn für nachfolgende Gegenmaßnahmen und Reaktionen. So wird ein Kontrollausfall aufgrund verzögerter Erkennung oder ungenauer Positionierung verhindert.
2. Zoneneinsatz: Auswahl von Radartypen basierend auf Risikostufen
Der Flughafen ist je nach Priorität der Drohnenabwehr und Umgebungsbedingungen in Kernzone, Pufferzone und Warnzone unterteilt. Verschiedene Radarbänder werden anhand ihrer technischen Eigenschaften ausgewählt, um eine gestaffelte Kontrolle mit hoher Nahfeldpräzision, Abdeckung von toten Winkeln im mittleren Sichtfeld und Fernfeldwarnung zu gewährleisten. Dies ist die Kernlogik des Radareinsatzes an Flughäfen.
1. Kernbereich (Start- und Landebahn / Rollweg / Vorfeld)
Risikomerkmale: Höchste Bedrohungsstufe, extrem kurze Reaktionszeit (Millisekunden), starke Störungen durch Bodenstörungen und die Notwendigkeit, niedrig fliegende Mikro-/modifizierte Drohnen präzise zu erfassen;
Ausgewähltes Radar: Millimeterwellenradar, X-Band-/Ku-Band-Tiefflug-Erkennungsradar;
Technische Vorteile: Schmale Strahlcharakteristik kann Bodenstörungen effektiv herausfiltern, ultrapräzise dreidimensionale Positionierung und kann die Flugbahnvektoren von leisen Drohnen in Echtzeit erfassen;
2. Pufferzone (Innerhalb/Außerhalb des Perimeters / Während des Flugzeuganflugs / Unterhalb der Abflugroute)
Risikomerkmale: Vorhandensein von niedrigen Gebäuden / Baumhindernissen, Notwendigkeit der Verfolgung von Hochgeschwindigkeitsdrohnen mit modifiziertem Spread-Spectrum-Verfahren und gleichzeitiger Kompensation der Leistungsdämpfung der passiven Detektion bei regnerischem / nebligem / dunstigem Wetter;
Anwendbares Radar: Ku-Band-Radar zur Erfassung niedriger Flughöhen;
Technische Vorteile: Ausgezeichneter Betrachtungswinkel, geringe Antennengröße, geringe Anfälligkeit für Bodenstörungen, hohe Nachführgenauigkeit für schnelle Mikroziele;
3. Warnzone (Kritische Richtungen im Umkreis von mehreren Kilometern um den Flughafen)
Risikomerkmale: Die Kernanforderung besteht darin, eine Frühwarnung auf große Entfernung zu ermöglichen, wobei die Erfassungsreichweite und die Einsatzkosten in Einklang gebracht werden müssen und ein Puffer für die Flugplanung und die Reaktion auf Notfälle vorgesehen ist;
Anwendbares Radar: S-Band-Tiefflugüberwachungsradar;
Technische Vorteile: Große Erfassungsreichweite, breite Abdeckung, Fähigkeit zur Überprüfung und genauen Lokalisierung von durch passive Erfassung entdeckten Zielen.
III. Optimierung der Schlüsseltechnologien: Anpassung an komplexe Detektionsumgebungen an Flughäfen
Um den Herausforderungen durch zahlreiche Störfaktoren am Flughafen, erhebliche Vogelstörungen und kleine, sich langsam bewegende Ziele zu begegnen, müssen Anti-Drohnen-Radargeräte durch spezialisierte Technologien optimiert werden, um die Anpassungsfähigkeit zu verbessern, wobei der Schwerpunkt in erster Linie auf der Lösung der Probleme der "genauen Identifizierung und geringen Fehlalarmrate" liegt:
Integration der Mikro-Doppler-Technologie: Erfassung der einzigartigen Echoeigenschaften der Rotorrotation der Drohne, wodurch Drohnen präzise von Vögeln, Bodenstörungen und herabfallenden Gegenständen unterschieden werden können. Beispielsweise wurde das dänische Mikro-Doppler-Radar XENTA-C an europäischen Flughäfen eingesetzt und erhöhte die Zielerkennungsgenauigkeit in unübersichtlichen Umgebungen auf über 981 TP3T;
Intelligenter KI-Filteralgorithmus: Durch maschinelles Lernen werden die Störcharakteristika der Flughafenszene modelliert, ungültige Echos wie Fahrzeuge, Vögel und Reflexionen von Gebäuden automatisch herausgefiltert, die Gesamt-Fehlalarmrate auf 0,1% - 0,5% begrenzt und unnötige Flugsteuerungen aufgrund von Fehlalarmen vermieden;
Hohe Aktualisierungsrate und gleichzeitige Verfolgung mehrerer Ziele: Erhöhung der Aktualisierungsfrequenz der Radardaten, Unterstützung der gleichzeitigen Verfolgung von Dutzenden von niedrig fliegenden Zielen, Reaktion auf Angriffe mehrerer Ziele durch einzelne Drohnen oder kleine Schwärme und Gewährleistung, dass bei der Prävention und Bekämpfung keine Ziele übersehen werden.
IV. Kollaborative Interaktion: Integration in das umfassende Eindämmungssystem des Flughafens
Anti-Drohnen-Radargeräte können nicht autark funktionieren; sie müssen eng mit anderen Flughafen-Sicherheitseinrichtungen und Betriebssystemen integriert werden, um ein geschlossenes System mit den Mechanismen „Erkennung – Identifizierung – Verfolgung – Gegenmaßnahmen – Rückmeldung“ zu bilden. Die zentrale Interaktionslogik:
- Verknüpfung mit passiver Detektions-/optoelektronischer Ausrüstung: Das Radar (aktiv) ist für die präzise Positionsbestimmung rund um die Uhr zuständig, während die Funkortung (TDOA, passiv) den Drohnentyp identifiziert und den Bediener lokalisiert. Der optische Gimbal (sichtbares Licht + Infrarot) dient der visuellen Überprüfung und kontinuierlichen Verfolgung. Die Daten dieser drei Quellen werden integriert, um Erfassungslücken vollständig zu eliminieren;
- Verbindung mit der C2-Führungs- und Kontrollplattform: Alle Detektionsdaten werden auf der Containment-C2-Plattform des Flughafens zusammengeführt, die automatisch Zieltrajektorien generiert und automatisch Gegenmaßnahmenanweisungen zu gezielten Störungen, Navigationsmanövern usw. ausgibt, wodurch eine automatisierte und effiziente Handhabung erreicht wird;
- Verbindung mit Flugsicherungs-/Flughafenbetriebssystemen: Die radarerkannten Drohnenbedrohungsdaten werden in Echtzeit mit dem Tower und dem Flugsicherungssystem synchronisiert, wodurch die Fluglotsen in die Lage versetzt werden, schnell Entscheidungen wie das Kreisen von Flugzeugen und die vorübergehende Kontrolle von Start- und Landebahnen zu treffen und so die Auswirkungen auf den Flugbetrieb zu minimieren;
Fallbeispiel zur praktischen Optimierung: Nach dem Drohnenvorfall am Flughafen Gatwick im Jahr 2018 wurde das kombinierte Radar-, TDOA- und optische System modernisiert. Durch die Nutzung des Radars als Kernstück der aktiven Erkennung konnten die zuvor bestehenden Schwächen des Präventionssystems hinsichtlich fragmentierter und verzögerter Reaktionszeiten behoben werden. In der Folge kam es am Flughafen nicht mehr zu längeren Schließungen aufgrund von Drohneneinsätzen.
V. Einhaltung der Vorschriften und Anpassung der Einsatzplanung: Sicherstellung des ununterbrochenen Betriebs des Flughafens
Der Flughafen ist ein elektromagnetisch sensibles Gebiet. Der Einsatz von Drohnenabwehrradaren unterliegt strikt den Luftfahrtvorschriften. Wichtigste Anforderungen an die Einhaltung und den Einsatz:
- Spektrumkonformität: Das Arbeitsfrequenzband des Radars (hauptsächlich Ku-, Ka-, X- und S-Band) vermeidet strikt die Kernfrequenzbänder der zivilen Luftfahrt für Boden-Luft-Kommunikation, Navigation und Radar. Gleichzeitig wird eine dynamische Leistungsregelungstechnologie eingesetzt, um die Sendeleistung entsprechend der Zielentfernung anzupassen und elektromagnetische Störungen von Radarsignalen in zivilen Luftfahrtgeräten zu eliminieren;
- Flexibler Einsatzmodus: Kombination aus fester Stationierung und mobiler Unterstützung – feste Radarstationen werden an beiden Enden der Start- und Landebahn sowie an den höchsten Punkten des Flughafengeländes installiert, um eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten; tragbare Radargeräte werden im Tower und in den Einsatzfahrzeugen zur Ergänzung von toten Winkeln und zur Notfallbewältigung eingesetzt; Anpassung an die Umgebungsbedingungen: Die Radargeräte müssen ein hohes Schutzniveau (IP65 oder höher) erfüllen, rauen Wetterbedingungen wie hohen Temperaturen, Regen, Nebel und starken Winden auf Flughäfen im Freien standhalten und jederzeit einen stabilen Betrieb gewährleisten.