Intelligente Flugobjekterkennung: A1 startet ISAC-Pilot im 5G-Netz

Die neue ISAC-Technologie (Integrated Sensing and Communication) zeigt eindrucksvoll welche Potenziale moderne Mobilfunknetze für mehr Sicherheit und Effizienz im österreichischen Luftraum bieten. A1 hat die Technologie als erstes Unternehmen in Österreich unter realen Bedingungen erfolgreich im eigenen 5G-Netz getestet. [...]

Im Zentrum des im Wiener Arsenal im A1 Technologiecenter Wien erfolgreich abgeschlossenen Pilotversuchs steht die ISAC-Technologie (Integrated Sensing and Communication). Die Grundlage für diese Technik bildet die 5G-Technologie, insbesondere Massive MIMO-Antennen (MIMO steht für Multiple Input und Multiple Output und ist eine Schlüsseltechnologie für 5G und zukünftige Mobilfunknetze), und die Nutzung von hohen Frequenzen im Millimeterwellenband, die eine bessere Auflösung ermöglichen. A1 nutzt dabei in Österreich das hochfrequente 26-GHz-Frequenzspektrum, das in den Nachbarländern Österreichs, wie etwa Deutschland, noch gar nicht freigegeben wurde, wie Christian Laqué, CTO bei A1 Austria, in einem Medien-Hintergrundgespräch der ITWelt.at erklärt. Das sei natürlich ein riesiger Innovationsvorsprung.

Im A1-Pilotversuch ging es zwar um die zuverlässige Erkennung von Drohnen, so Laqué, aber es seien weitaus mehr Einsatzmöglichkeiten denkbar: so könnn man auch Vögel erkennen – ein Use Case, der für Flughäfen – Stichwort Vogelschlagprävention – äußerst interessant sei.

Das System funktioniert, indem es Funksignale aussendet und die Reflexionen misst. Das Kunststoffgehäuse der Drohnen reflektiert zwar die Signale nicht, aber die Batterie und der Motor sehr wohl. Es wird die Zeitverzögerung des zurückkommenden Signals zur Bestimmung der Entfernung gemessen und der Doppler-Effekt (Frequenzverschiebung) zur Erkennung von sich bewegenden Teilen genutzt, wie etwa den Rotoren einer Drohne. Die Verarbeitung und Herausfilterung stationärer Objekte erfolgt über Algorithmen, die Künstliche Intelligenz verwenden – denn schließlich will man ja nur die sich bewegenden Objekte detektieren. Solcherart kann das von A1 getestete System die Position, die Geschwindigkeit und die Höhe des erkannten Objekts bestimmen. 

Es lassen sich auch mehrere, unterschiedliche Flugobjekte gleichzeitig unterscheiden und verfolgen, unabhängig von Wetter oder Sichtverhältnissen. Das ist ein klarer Vorteil gegenüber herkömmlichen optischen Systemen, die besonders in lichtarmen Situationen, wie in der Nacht oder in der Winterszeit, an ihre Grenzen stoßen.

Durch die kleineren Wellenlängen wird nicht nur eine höhere Auflösung erreicht, sondern es können dadurch gleichzeitig auch sehr hohe Bandbreiten übertragen werden. Laqué: „Die erfolgreichen Tests belegen, dass unser 5G-Netz durch die ISAC-Technologie eine zusätzliche Datenschicht erhält: Wir kombinieren erstmals hochauflösende Ortungsfähigkeiten und Breitbandkommunikation mit ein und derselben 5G-Antenne. Künstliche Intelligenz wertet die so erstellten Daten direkt an der Basisstation in Echtzeit aus und optimiert so die Detektionsleistung laufend.“

Neuartige Use Cases

Im Rahmen des Projekts konnte A1 demonstrieren, dass ISAC ohne zusätzliche Sensoren oder externe Radarsysteme auskommt. Im Unterschied zu den bekannten nach dem zweiten Weltkrieg entwickelten Radarsystemen muss sich bei ISAC die Antenne nicht bewegen. Die Analyse der empfangenen 5G-Signale ermöglicht sowohl die Kommunikation als auch die präzise Erkennung von Objekten im Nahbereich in einem Schritt.

Das wurde in einer Live-Demonstration veranschaulicht, bei der die Flugroute einer Drohne, die während des Tests ein A1-Logo in den Himmel zeichnete, durchgängig und exakt nachverfolgt werden konnte. 

Das System ist wartungsarm und lässt sich problemlos über die bestehende 5G-Struktur skalieren. Von der „Low Altitude Economy“, also dem Einsatz von Drohnen und autonomen Luftfahrzeugen, über die Sicherheit an Flughäfen bis hin zur schnellen Lageerfassung im Katastrophenschutz: ISAC eröffnet einer Vielzahl von Branchen neue Perspektiven für Effizienz und Sicherheit. Dazu Christian Laqué:“Wir schaffen mit ISAC ein sicheres Fundament für den dynamisch wachsenden Drohneneinsatz in Österreich, aber ebenso für ganz neue Anwendungen etwa im Vogelschutz an Flughäfen, bei der Verkehrsüberwachung oder dem Schutz kritischer Infrastruktur.“  Auch maritime Anwendungen sind denkbar, wie die Koordination des Schiffsverkehrs, wobei der Vorteil gegenüber optischen Systemen die Unempfindlichkeit gegenüber Salz und Feuchtigkeit ist.

An der Standardisierung der Technik werde noch gearbeitet, aber die notwendige Hardware und Software bereits heute als Produkt verfügbar, so Christian Laqué abschließend.