Was die Drohnen der Zukunft leisten können

Am 11. Oktober 2019 ließ uns die hochpräzise Überwachung von 50 km der gesamten Route, die der Konvoi des chinesischen Präsidenten Xi Jinping in Indien durch vier von der Anna University entworfene Drohnen zurücklegte, über die Möglichkeiten wundern, die sich aus einer Auflösung von etwa 3 cm in einer Höhe von . ergeben 100 m.

Auf der anderen Seite aber der Drohnenangriff in Saudi-Arabien im September 2019, der rund fünf Prozent des weltweiten Ölangebots wegwischte und eine schwierige Frage aufgeworfen hat. Werden Drohnen weiterhin Wohltäter der Menschheit sein oder werden sie in Zukunft zu einer Waffe für Massenvernichtung und Terrorismus?

Bei Drohnen gibt es drei Faktoren. Der Bedarf an guter Technologie, enormen Investitionen und schneller Akzeptanz. Alle drei Ebenen können sich in einem Szenario verschwören, in dem die gegensätzlichen Möglichkeiten für Wohlstand und Zerstörung vorbehaltlich unserer Drohnen der Zukunft nebeneinander existieren können

Einführung in Drohnen

Eine Drohne ist ein unbemanntes Fluggerät (Unmanned Aerial Vehicle, UAV), das von einer dedizierten Fernbedienungseinheit zum autonomen Fliegen gebracht werden kann. Es hat die Fähigkeit, bestimmte Operationen in der Luft durchzuführen, die vom Computerprogramm diktiert werden, während die Steuerung des Flugmodus von Ortungsgeräten wie GPS unterstützt wird.

Der Ursprung der Drohnen ist auf den seit den 1960er Jahren von Regierung und Militär erkannten Bedarf an intelligenten Kriegsgeräten zurückzuführen. Während des Vietnamkriegs setzte die US-Armee Drohnen aktiv zu Überwachungszwecken ein, gefolgt von der späteren Verwendung durch das israelische Militär im Jahr 1982 während des Libanonkriegs.

Mit dem Fortschritt in der Technologie wurden Drohnen jedoch später für viele kommerzielle Anwendungen in verschiedene Formen angepasst. Zum großen Nutzen der Menschheit kam Hilfe beim Zugang zu erschütternden Situationen, der Suche nach vermissten Personen, der Erstellung von 3D-Karten, der Vermessung von Landschaften, dem Artenschutz, der Inspektion von Pipelines, der Verkehrsüberwachung, der Wettervorhersage und der Brandbekämpfung, der Landwirtschaft, der Fotografie, der Videoproduktion und der akademischen Projekte.

Auch Lieferdienste – insbesondere in Pandemiesituationen – können für uns alle einen beruhigenden Vorteil darstellen.

Die Kosten für Drohnen hängen von Größe und Funktionalität ab. Die Drohnen der Mini-Version, die in die Handfläche passen, können weniger als 100 US-Dollar kosten, während die Militärdrohnen, die in einen Rucksack passen, mehrere zehn Millionen US-Dollar kosten können. Eine der größten Militärdrohnen ist die 47,6 m lange MQ-4 Global Hawk, die breiter ist als ein Boeing 737-Flugzeug.

Eine der beliebtesten Drohnen auf dem Markt war die DJI Phantom 3, die für professionelle Kinematografie bekannt ist. Die Drohne verwendet eine fortschrittliche Technologie, die von den neuesten Drohnen wie Mavic Air, Phantom 4 Pro, Inspire 2, Walkera Voyager 5 usw. übernommen wurde.

Funktionsweise von Drohnen

Eine Drohne besteht aus leichtem Verbundmaterial, um das Gewicht zu reduzieren und eine Abdeckung in großen Höhen zu bieten. Der Motorbetrieb wird durch ein kompaktes Multipropeller-System mit hohem Drehmoment erreicht, das dieses Gerät in hohem Maße unabhängig macht und ausfallsichere Funktionen bietet, so dass selbst dann, wenn ein Motor in diesem Gerät ausfällt, funktioniert; es wird weiter fliegen, da es von Propellern unterstützt wird, die in einer Gruppe arbeiten.

Diese Propeller werden von ferngesteuerten Bodenkontrollsystemen (GSC) unter Verwendung von Funkwellen, einschließlich Wi-Fi, betrieben. Die meisten dieser Geräte enthalten austauschbare Batterien, damit sie auf lange Sicht in der Luft bleiben können. Die Flugzeit kann durch die Verwendung von leistungsstarken Batterien im Design erhöht werden.

Die Rotationsgeschwindigkeiten und andere Parameter werden von den Gyroskopen und Sensoren an Computer weitergegeben, die mithilfe von Algorithmen Anpassungen an der Positionierung der Drohne vornehmen. Dadurch bleibt die Drohne im Gleichgewicht, schwebt konstant und bewegt sich vorwärts, rückwärts oder vertikal.

Computeralgorithmen unterstützen den Drohnenführer bei der Steuerung des Abstiegs der Drohne. Während der Drohnenpilot steuern kann, wo und wann sich die Drohne bewegt, sind es die Positionierungsalgorithmen des Computers, die ein automatisches Stabilitätsniveau gewährleisten.

Navigationssysteme wie GPS sind in der Nase einer Drohne befestigt, die den genauen Standort der Drohne mitteilt. Optional kann ein Höhenmesser an Bord die Höhenvektoren übermitteln und die Drohne auf einer bestimmten Höhe halten, wenn dies vom Controller befohlen wird.

Entwicklung von Technologien

Die neuesten Hightech-Drohnen von heute übertreffen erfolgreich Vorgängerversionen in vielerlei Hinsicht.

• Kollisionsvermeidungssysteme – Sensoren zur Hinderniserkennung werden verwendet, um die Umgebung zu scannen, während Softwarealgorithmen die Bilder in 3D-Karten umwandeln, sodass die Drohne Hindernisse erkennen und vermeiden kann. Das beliebteste Beispiel sind die neuesten DJI Mavic 2 Pro und Mavic 2 Zoom mit Hinderniserkennung auf allen 6 Seiten.
• Keine Flugzone-Funktion – Um die Flugsicherheit zu erhöhen und Unfälle in von der FAA (Federal Aviation Administration) regulierten und kategorisierten Sperrgebieten zu vermeiden, verfügen die neuesten Drohnen von DJI und anderen Herstellern über eine „No Fly Zone“-Funktion, die beim Betreten dieser Zonen warnt.
• FPV-Live-Videoübertragung – Die auf FPV (First Person View) basierende Technologie besteht aus einer Videokamera, die auf der Drohne montiert ist und das Live-Video über das Funksignal an den Piloten am Boden überträgt. Dies gibt dem Bodenpiloten Echtzeit-Onboard-Erfahrung, sodass die Drohne viel höher und weiter fliegen kann, als wenn man das Flugzeug vom Boden aus betrachten kann.
• Intelligente Schnittstelle – Die meisten Drohnen können heute per Fernbedienung oder über eine Smartphone-App geflogen werden, die bei Google Play oder im Apple Store heruntergeladen werden kann. Eine solche herstellerspezifische App ermöglicht die volle Kontrolle über die Drohne.

Neue Bereiche und Geschäftsaussichten

Die Drohnen für kommerzielle Anwendungen florieren. Dies soll verschiedenen Unternehmen die Möglichkeit geben, ihre Einnahmen zu steigern und den globalen Volkswirtschaften zu einem unvorstellbaren Wachstum zu verhelfen.

• Versanddienste – Laut den jüngsten Berichten entwickeln Google und Amazon eigene Drohnen, damit Sendungen in viel kürzerer Zeit per Flugzeug zugestellt werden können. Facebook plant die Entwicklung riesiger Drohnen, um das Signal für den Internetzugang an entfernte Orte zu übertragen.

  Im Jahr 2018 gab Boeing bekannt, einen Prototyp eines unbemannten elektrischen VTOL-Frachtluftfahrzeugs (CAV) entwickelt zu haben, das eine Nutzlast von bis zu 500 Pfund transportieren kann. Als Teil der WEF-Initiative „Medicine from the sky“ hat die Regierung von Telangana einen Rahmen für den Einsatz von Drohnen für die Zustellung lebenswichtiger medizinischer Güter wie Blut und medizinischer Proben auf der letzten Meile verabschiedet, um den Zugang zur Gesundheitsversorgung für Gemeinden auf der ganzen Welt zu verbessern Zustand. Drohnen werden auch von Nachrichtenreportern verwendet, um Informationen an unzugänglichen Orten zu sammeln.

• Zusammenarbeit mit dem IoT – Ein integriertes Drohnensystem mit bodenseitigen IoT-Sensornetzwerken kann Agrarunternehmen bei der Überwachung von Land und Feldfrüchten, Energieunternehmen bei der Überwachung von Stromleitungen und Betriebsgeräten sowie Versicherungsunternehmen bei der Überwachung von Grundstücken auf Schadensfälle und Policen helfen. Im Jahr 2015 wurde in Austin, Texas, ein Experiment durchgeführt, bei dem Drohnen erfolgreich die IoT-Netzwerke entdeckten, die in Wohn- und Geschäftsvierteln der Stadt vorhanden waren.
• Messung und Schätzung – Drohnen können die Höhe von Pflanzen, Gebäuden und Bergen messen und aufzeichnen. Dies geschieht durch die Verwendung einer Fernerkundungstechnologie namens Lidar, die das Ziel mit einem Laser beleuchtet und Entfernung und Höhe berechnet, indem sie das zurückreflektierte Maß misst.
• Atmosphärische Studien – Drohnen können in unsichere und unzugängliche Gebiete fliegen, um die Luftqualität zu messen, das Vorhandensein bestimmter Mikroorganismen oder atmosphärischer Elemente zu überprüfen und sogar Erdbeben zu erkennen.
• Live-Aufnahme –  Sportfernsehsender verwenden heutzutage Drohnen, um Filmmaterial von Sportveranstaltungen aufzunehmen, das sonst schwer zu bekommen wäre.

Angesichts eines so weitläufigen Geländes neuer Anwendungen sind hier einige aktuelle Geschäftsprognosen zur Drohnenwirtschaft:

• PricewaterhouseCoopers hat den Dienstleistungsmarkt für drohnenbasierte Unternehmen auf mehr als 127 Milliarden US-Dollar geschätzt, wobei die wichtigsten Branchen die Infrastruktur mit 45,2 Milliarden US-Dollar, die Landwirtschaft mit 32,5 Milliarden US-Dollar und das Transportwesen mit 13,0 Milliarden US-Dollar sind.
• Die Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI) prognostiziert, dass die Drohnenindustrie bis 2025 mehr als 100.000 US-Arbeitsplätze schaffen und die US-Wirtschaft um 82 Milliarden US-Dollar steigern wird.
• Goldman Sachs prognostiziert einen Markt für Drohnen von 100 Milliarden US-Dollar zwischen 2016 und 2020, wobei das Militär mit 70 Milliarden US-Dollar den Großteil davon ausmacht. Es wird geschätzt, dass Verbraucherdrohnen einen Anteil von 17 Milliarden US-Dollar an diesem Markt einnehmen werden, wobei kommerzielle und zivile Behörden 13 Milliarden US-Dollar ausmachen.
• Das Institut der Vereinten Nationen für Abrüstungsforschung zitierte in seinem Bericht von 2017, dass der weltweite Drohnenmarkt bis 2022 gegenüber seinem Wert von 2015 um das Vierfache steigen und einen Nettowert von 22 Milliarden US-Dollar überschreiten könnte, der Drohnen umfasst, die sowohl für militärische als auch für nichtmilitärische Zwecke verwendet werden .

Die oben genannten Daten zeigen deutlich, dass Drohnen hier sind, um zu bleiben, und damit auch die Bedrohung, die sie darstellen, wenn sie in unsicheren Händen landen.

Bedrohungen aufgrund der Verbreitung

Egal wie beeindruckend Drohnen erscheinen mögen, sie können in Zukunft zu gefährlichen Waffen werden. Die zunehmende Popularität von Drohnen und die Benutzerfreundlichkeit sind ein Grund für eine Reihe von Datenschutz-, Sicherheits- und Sicherheitsbedenken. Daher wird es immer wichtiger, eine sichere Koexistenz mit bemannten Flugzeugen zu finden.

• Datenschutzbedrohungen – Diese schelmischen Spione am Himmel können Fotos von Personen in ihren Häusern oder an anderen privaten Orten machen. So hat ein Magazin wie Splash News etwa 200 Fotosets mit kleinen Episoden aus dem Leben der Prominenten zusammengestellt. Drohnen wurden auch in potenziell unsicheren Gebieten wie städtischen Standorten und in der Nähe von Flughäfen gefunden.
• Kollisionen – Der zunehmende Drohnenverkehr kann zu Kollisionen in der Luft und zum Verlust der Drohnenkontrolle führen. Die Bedrohung durch Drohnen, die zu nahe an Verkehrsflugzeugen fliegen, hat zu Forderungen nach Regulierung geführt. Im Juni 2019 schoss der Iran beispielsweise eine militärische Überwachungsdrohne der USA ab. Die Auswirkungen waren die Abschreckung wichtiger Fluglinien auf der ganzen Welt, um versehentliche Angriffe beim Eindringen in den Luftraum des Landes zu vermeiden.
• Die Möglichkeit ziviler Angriffe – Drohnen sind im Vergleich zu herkömmlichen Waffen relativ billiger und können dennoch weitaus zerstörerischere Ergebnisse erzielen. Es ist diese einfach zu beschaffende, einfach zu bedienende und narrensichere Technologie, die sie zu einer attraktiven Massenvernichtungswaffe macht. In einer Studie aus dem Jahr 2017 sagte das Institut der Vereinten Nationen für Abrüstungsforschung (UNIDR), dass dieselben Eigenschaften, die Drohnen für Militärs attraktiv machen, bewaffnete Drohnen besonders anfällig für Missbrauch machen können. Laut einem Bericht der Penn Political Review sind viele bewaffnete Gruppen wie die Huthi-Rebellen, die libanesische Hisbollah, Hamas, libysche Milizen, ukrainische Separatisten, kurdische Peshmerga, Al-Qaida in Syrien, kolumbianische FARC dafür bekannt, Drohnen zu besitzen und einzusetzen. Außerdem beweist der jüngste Fall des Drohnenangriffs auf die Ölanlage von Saudi Aramco, wie die teuren Anti-Raketen-Detektorsysteme aufgrund ihrer geringen Flughöhen und langsamen Geschwindigkeit für Drohnen wirkungslos werden.
• Hacking – Drohnen sind in gewisser Weise wie fliegende Computer, die ein Betriebssystem und Software mit programmierbarem Code tragen, der gehackt werden kann. Drohnen wurden entwickelt, um herumzufliegen, um andere Drohnen zu suchen, sich in ihr drahtloses Netzwerk zu hacken, den Besitzer zu trennen und die Kontrolle zu übernehmen.

Sicherheitsvorschriften der Regierung

Im Laufe der Zeit haben Aufsichtsbehörden auf der ganzen Welt Schritte unternommen, um den möglichen Missbrauch von Drohnen zu verhindern.

• China: Jede Drohne, die mehr als 15 Pfund wiegt oder höher als 400 Fuß fliegt, erfordert eine Lizenz der Civil Aviation Administration of China (CAAC).
• Großbritannien: Die Zivilluftfahrtbehörde (CAA) schreibt die Registrierung von Drohnen mit einem Gewicht von mehr als einem halben Pfund vor und verbietet das Fliegen über 150 Fuß.
• USA: Die FAA schreibt insbesondere bestimmte Vorschriften vor, wie z überdachtes stehendes Fahrzeug.
• Europa: SESAR (Single European Sky ATM Research) plant die Einführung von U-Space Foundation Services, einschließlich elektronischer Registrierung, elektronischer Identifizierung und Drohnen-Geofencing sowie vollständiger Integration in die bemannte Luftfahrt zur Vermeidung von Störungen und Kollisionen mit Verkehrsflugzeugen.

Schlussfolgerung

Drohnen sind die spektakulären Geschenke der Technologie. Ihre Expansion im großen Stil inspiriert fast alle Länder, ihre Drohnen für unterschiedliche Anwendungen zu entwickeln. Eine Drohne von heute ist eine Kombination aller fortschrittlichen Technologien wie Mikrocontroller, GPS, Wi-Fi und Sensoreinheiten. Sie müssen synchronisiert arbeiten, was vielen Unternehmen und Start-ups Geschäftsmöglichkeiten bietet. Außerdem macht es die Fülle an Drohnen-Kits, leicht zu erlernenden Programmiersprachen und Kursmaterial im Internet für Anfänger leicht, eine Drohne zu bauen und zu programmieren.

Die Rolle der Regierung ist in einem solchen Szenario von entscheidender Bedeutung, um die Entwicklung kostengünstiger Erkennungssysteme durchzusetzen. Solche Systeme sollten so weit fortgeschritten sein, dass sie böswillige Drohnen erkennen und strenge Vorschriften erlassen können. Damit die Eindringlinge diese kostbare Technologie nicht missbrauchen.