Jenseits der Sichtlinie (BVLOS)

„Beyond Visual Line of Sight“ (BVLOS) bezeichnet den Betrieb eines unbemannten Luftfahrzeugsystems (UAS) in Entfernungen, in denen der Fernpilot keinen direkten, ohne Hilfsmittel möglichen Sichtkontakt zum Luftfahrzeug aufrechterhalten kann. Im Gegensatz zum Betrieb innerhalb der Sichtlinie (Visual Line of Sight, VLOS), bei dem der Pilot die Fluglage und Höhe der Drohne manuell beobachten muss, stützt sich der BVLOS-Betrieb auf ein digitales Ökosystem zur Lageerfassung.

Dieser Betriebszustand integriert Führungs- und Kontrollverbindungen (C2), bordseitige Telemetrie sowie autonome Erkennungs- und Ausweichsysteme (DAA), um eine sichere Navigation im Luftraum zu gewährleisten. Durch den Ersatz des menschlichen Sehvermögens durch elektronische Datenverbindungen und Sensoren ermöglicht BVLOS Langstreckenmissionen – wie beispielsweise die Inspektion linearer Infrastrukturen, Kartierung oder großflächige Überwachung –, die andernfalls durch das natürliche Sichtfeld des Piloten eingeschränkt wären.

Warum BVLOS für die Luftsicherheit wichtig ist

BVLOS ist ein wesentlicher Faktor für den Einsatz fortschrittlicher Drohnen, da Drohnen dadurch größere Entfernungen für Einsätze wie Fernerkundung, Katastrophenschutz und Logistik zurücklegen können. Allerdings bringt dies erhebliche Sicherheitsherausforderungen mit sich, da die Sichtkontrolle entfällt und somit elektronische Überwachung und Kommunikationsverbindungen die einzigen Mittel zur Flugsteuerung sind. Aus Sicht der UAS-Abwehr (C-UAS) erschwert BVLOS die Durchsetzung von Vorschriften, da Drohnen außerhalb der Sichtweite oder der traditionellen Radarreichweite operieren können. Diese räumliche Entkopplung – bei der sich ein Pilot möglicherweise Meilen entfernt oder in einem anderen Zuständigkeitsbereich befindet – macht herkömmliche Gegenmaßnahmen wie das Ausmachen des Bedieners mit einem Fernglas oder lokale Bodenpatrouillen unwirksam.

Da der genehmigte kommerzielle Fernverkehr im Rahmen der geltenden Vorschriften zunimmt, wird es immer schwieriger, zwischen einer vorschriftsmäßigen Lieferdrohne und einem böswilligen Akteur zu unterscheiden. Die Herausforderung für die Sicherheit verlagert sich von der einfachen Erkennung hin zur schnellen Überprüfung.

Folglich führt die Ausweitung des BVLOS-Betriebs zu einem erhöhten Bedarf an elektronischer Überwachung – einschließlich HF-Erkennung und Protokollanalyse – sowie an integrierten Systemen für das unbemannte Verkehrsmanagement (UTM), um die Nachvollziehbarkeit zu gewährleisten, die Einhaltung der Remote-ID-Vorschriften zu überprüfen und die Konfliktvermeidung in Lufträumen mit hoher Verkehrsdichte sicherzustellen.

So funktionieren BVLOS-Flüge

Beim BVLOS-Betrieb wird das menschliche Auge durch einen kontinuierlichen vierstufigen Datenkreislauf ersetzt:

1. Befehlseingabe und Planung: Der Pilot oder der Flugcomputer leitet eine Flugbahn ein, die häufig mithilfe der Wegpunktnavigation in einer Bodenkontrollstation (GCS) vorprogrammiert wurde.
2. Datenübertragung über die C2-Verbindung: Das System überträgt Steuersignale über Funk, Mobilfunknetze (4G/5G/LTE) oder Satellitenverbindungen (SATCOM). Diese Verbindung ist von entscheidender Bedeutung; wird sie unterbrochen, muss die Drohne eine voreingestellte Ausfallsicherung ausführen, beispielsweise die Rückkehr zum Startpunkt.
3. Situationsanalyse (DAA): Bordsensoren – darunter Kameras, akustische Sensoren oder Radar – überwachen die Umgebung. „Detect and Avoid“ (DAA)-Algorithmen verarbeiten diese Daten, um Hindernisse oder andere Flugzeuge autonom zu erkennen.
4. Telemetrie-Rückmeldung: Die Drohne übermittelt ihre Position, ihren Status und das Videobild an das GCS, sodass der Fernpilot den Flug überwachen und die Ausführung überprüfen kann.

Fortschrittliche C-UAS-Systeme betrachten diesen Zyklus anders als das Verkehrsmanagement. Während ein UTM-System verfolgt, wohin die Drohne nach eigenen Angaben fliegen will, konzentriert sich die protokollbasierte Technologie auf das Kommunikationsprotokoll selbst. Durch die Analyse der C2-Verbindung führen die Systeme Erkennung und Verfolgung unabhängig von den Sichtverhältnissen oder der Entfernung zum Piloten durch und liefern so verlässliche Daten, die unabhängig von den kooperativen Meldungen der Drohne sind.

Technologien, die BVLOS ermöglichen

Erfolgreiche BVLOS-Einsätze hängen von einer Reihe von Technologien ab, die darauf ausgelegt sind, Konflikte im Luftraum zu vermeiden:

• Kommando- und Kontrollverbindungen (C2): Netzbetreiber nutzen Mobilfunk-Bonding oder eigens dafür lizenzierte Frequenzbereiche, um über viele Meilen hinweg stabile Verbindungen aufrechtzuerhalten, die die Reichweite von WLAN für Privatanwender übertreffen.
• „Detect and Avoid“ (DAA)-Systeme: Das technologische Äquivalent zum Prinzip “See and Avoid”, bei dem mithilfe von Bordradar oder EO/IR-Kameras kooperierende und nicht kooperierende Luftfahrzeuge erkannt und die Flugbahn automatisch angepasst wird.
• First-Person-Perspektive (FPV): Obwohl beide Technologien über eine Brille eine Cockpit-Ansicht bieten, unterscheiden die Aufsichtsbehörden häufig zwischen FPV für den Freizeitbereich und BVLOS für den gewerblichen Einsatz.
• Remote-ID (RID): Network Remote ID fungiert als digitales Kennzeichen und wird vor allem für BVLOS-Anwendungen bevorzugt, da es Standortdaten über das Internet überträgt und so eine Ortung auch außerhalb der Reichweite lokaler Funkempfänger ermöglicht.
• Deep Magazine – Risikominderung: Im Zusammenhang mit C-UAS bezieht sich dies auf Systeme mit hoher Kapazität wie elektronische Kriegsführung oder Laser, die wiederholt eingesetzt werden können, was für die Abwehr von BVLOS-Schwärmen von entscheidender Bedeutung ist.

BVLOS Rolle bei Maßnahmen zur Abwehr von Drohnen

Für C-UAS-Teams bedeutet der Betrieb außerhalb der Sichtlinie (BVLOS) einen Übergang von der Verteidigung innerhalb der Sichtlinie hin zu protokollbasierten Ansätzen und Ansätzen mit Sensorfusion.

Herausforderungen bei der Erkennung und Verfolgung: Eine visuelle und akustische Erkennung ist aufgrund der Entfernung oft nicht möglich. Herkömmliche Radarsysteme haben unter Umständen Schwierigkeiten, kleine Drohnen in niedrigen Höhen zu erkennen. Die protokollbasierte Erkennung löst dieses Problem, indem sie eindeutige Kommunikationssignaturen identifiziert und eine Drohne oft bereits bei Herstellung der C2-Verbindung erkennt, noch bevor sie einen geschützten Bereich erreicht.

Standort des Pilotprojekts: Bei BVLOS-Vorfällen kann sich der Pilot Meilen vom Fluggerät entfernt befinden. Die C-UAS-Technologie liefert die genaue Geoposition der Bodenkontrollstation, sodass die Strafverfolgungsbehörden Einsatzkräfte direkt zum Ort der Bedrohung entsenden können, anstatt lediglich auf die Drohne zu reagieren.

Risikominderung vs. Identifizierung: Angesichts der zunehmenden Zahl legaler BVLOS-Flüge müssen Sicherheitsdienstleister versehentliche Störungen vermeiden. Moderne C-UAS-Systeme liefern Metadaten – darunter Seriennummern und Modell-IDs –, um genehmigte Lieferflüge von feindlicher Überwachung zu unterscheiden und sicherzustellen, dass Abwehrmaßnahmen ausschließlich gegen unbefugte Ziele ergriffen werden.

Regulatorische und betriebliche Aspekte

Der regulatorische Rahmen vollzieht derzeit einen Übergang von einer auf Ausnahmen basierenden zu einer regelbasierten Steuerung.

In den USA arbeitet die FAA derzeit an der Einführung von Part 108, um den BVLOS-Betrieb zu standardisieren. Bis dahin unterliegen die Betreiber Ausnahmegenehmigungen gemäß Part 107, die den Nachweis von DAA-Fähigkeiten erfordern. In Europa regelt die EASA den BVLOS-Betrieb im Rahmen der „Specific Category“ über SORA und führt derzeit U-Space für ein dezentrales Verkehrsmanagement ein.

Operationelles Risiko: Böswillige Akteure können diese Vorschriften umgehen, indem sie Remote-ID oder Flugpläne ignorieren. Sicherheitsteams müssen die Einhaltung der Vorschriften als Filter betrachten: Vorschriftenkonforme Drohnen erscheinen in den kooperativen Daten (UTM), während nicht vorschriftskonforme Drohnen nur durch unabhängige, nicht-kooperative Erkennungstechnologien sichtbar sind.

Neue Trends

• 5G-Integration: Bietet geringe Latenz und hohe Bandbreite für die Echtzeitsteuerung über unbegrenzte Entfernungen.
• Drone-in-a-Box (DiaB): Vollständig autonome Systeme für die Perimetersicherheit, bei denen Drohnen ohne menschliches Eingreifen eingesetzt und aufgeladen werden.
• Unbemanntes Verkehrsmanagement (UTM): Föderierte Systeme, die Flugwege in Gebieten mit hoher Flugdichte automatisch aufeinander abstimmen.
• KI-gestütztes Edge-Computing: Dank der Verarbeitung an Bord können Drohnen auch dann autonome Navigationsentscheidungen treffen, wenn die C2-Verbindung vorübergehend unterbrochen ist.