Drones blijken steeds vaker een gevaar voor onze kritieke infrastructuur. Daarom ontwikkelen we in razend tempo technologie om ze te detecteren en uit de lucht te halen. Toch blijven er nog veel onduidelijkheden: ‘Een drone neerschieten is technisch gezien illegaal’.
Een kleine drone stijgt op uit een aanhanger van een truck die geparkeerd staat aan de rand van de weg. Even later zien we video’s van gigantische bommenwerpers die in brand staan en exploderen. Dit is Operatie Spinnenweb. Op 1 juni lanceerde Oekraïne een drone-aanval diep in Russisch grondgebied. Ze vervoerden grote aantallen kleine, goedkope drones in trucks om ze dan vlakbij militaire luchthavens te lanceren, tot in Siberië toe. Uiteindelijk vernietigden die kleine drones tientallen langeafstandsbommenwerpers die miljarden dollars waard zijn.
Die operatie stemt ook Europa tot nadenken. Mocht een vergelijkbare aanval morgen gelanceerd worden tegen Belgische militaire luchthavens, dan hebben we weinig om de drones tegen te houden. Daarom wil de Belgische Defensie later dit jaar een contract uitschrijven om antidronesystemen aan te kopen voor haar luchthavens. Dat maakt deel uit van een bredere trend. Europa probeert in sneltempo haar kritische infrastructuur beter te beschermen tegen drones, die door iedereen – van verwarde amateurpiloten tot criminelen, terroristen en buitenlandse mogendheden – bestuurd worden.
Daarom zijn wetenschappers en bedrijven druk in de weer om zulke antidronesystemen te bouwen. Die moeten drones detecteren en onderscheppen. Dat vraagt een combinatie van verschillende lagen technologie.
Virusscanner
Om een drone tegen te houden, moeten we hem eerst detecteren. Dat is wat het Belgische bedrijf Senhive doet. Ze beveiligden al de Olympische Spelen in Parijs met hun dronedetectiesystemen, maar de haven van Antwerpen-Brugge maakt evengoed gebruik van hun diensten. De kern van hun technologie zijn zogenaamde RF, of radiofrequentiesensoren. Dat is de meest populaire manier om drones te detecteren. ‘Een drone vliegt doorgaans op een afgesproken frequentie’, legt Steven Krekels uit, CEO van Senhive. ‘Op die frequentie communiceren de piloot en de drone met elkaar, via radiosignalen. Wij ontwikkelden een sensor waarbij de antennes de RF-signalen opvangen. We kijken wie er in een bepaalde omgeving op welke frequentie communiceert, met welke protocollen, om zo te detecteren waar er drones vliegen. Daarmee kunnen we de locatie van de drone bepalen, en soms zelfs die van de piloot.’
Die frequenties en protocollen veranderen voortdurend. ‘Elk dronemodel heeft een andere voetafdruk’, zegt Krekels. ‘We kopen regelmatig nieuwe toestellen, en leggen ze in een afgesloten kamer waar geen andere RF-signalen binnen kunnen dringen. Zo leren we die drone te detecteren. We werken zoals een virusscanner. We hebben een gigantische bibliotheek van dronesignalen, die we ook voortdurend uitbreiden.’
De RF-detectie van Senhive wordt geflankeerd door andere detectiesystemen. Ze beschikken ook over camera’s om de drones visueel te detecteren, en over audiosensoren om het specifieke gezoem van drones te herkennen. Daarnaast gebruiken ze radar.
In dat laatste veld is BATS gespecialiseerd, een ander Belgisch antidronebedrijf. Hun dronedetectiesystemen steunen eerder op radar dan op RF. Die systemen zijn duurder, en worden vooral aan overheden en legers verkocht.
‘Radar is onze specialiteit’, vertelt Frank Arnold, managing director van BATS. ‘Dat doen we al sinds onze oprichting in 1984. De meeste andere dronebedrijven focussen zich op RF. Dat doen we ook, maar de kern van ons systeem is radar.’ Die radar combineren ze met andere lagen van technologie. ‘Sensoren, sensoren, sensoren, dat is onze focus’, zegt Arnold. ‘We werken ook met RF, met elektro-optische systemen, camera’s en audiosensoren. De kunst bestaat erin om dat alles goed te combineren.’
Soft en hard kill
Nadat de drones gedetecteerd zijn, moeten ze uit de lucht gehaald worden. Dat kan met allerhande technologieën, van jamming tot luchtafweerraketten. Zo’n onderschepping integreert BATS ook in haar systemen.
‘Als je iets wil doen aan de dreiging, dan begin je met jamming’, legt Arnold uit. ‘Hierbij ga je het RF-signaal van de drone verstoren. Idealiter ken je daarvoor de exacte positie van de drone. Dan stuur je elektromagnetische energie naar die plek, en verstoor je de connectie tussen de piloot, de drone en de locatiebepaling van de drone. In het geval van een aanval door een grote groep drones kan je ook 360 graden rond je jammen. Dat is echter niet ideaal, want dan verstoor je ook niet-vijandige signalen in die frequenties.’ Ook kan je een drone hacken. ‘Zo kan je de controle overnemen’, zegt Arnold. ‘Meestal laat je de drone dan crashen of landen. Dat is echter beperkt tot commerciële drones waarvan je weet welk protocol ze gebruiken.’
Naast deze zachtere opties is de zogenaamde hard kill soms ook nodig. Sommige drones, die bijvoorbeeld autonoom vliegen of via een kabel verbonden zijn met de piloot, zenden geen signalen uit die verstoord of gehackt kunnen worden. Die technologieën zijn erg populair in conflicten zoals in Oekraïne. Daarom moeten ze uit de lucht geschoten worden.
‘Daarvoor zijn er een reeks opties, die gaan van drones die andere drones onderscheppen, tot raketten, kanonnen en geweren’, zegt Arnold. ‘Hier is de kostafweging cruciaal. Wil je een raket van een half miljoen euro afschieten op een drone van tweeduizend euro?’
Zowel voor de hard als de soft kill is het kennen van de exacte positie van de drone cruciaal. Daarvoor moeten data uit verschillende sensoren gecombineerd worden. ‘Elke sensor bepaalt de positie van de drone met een bepaalde graad van zekerheid’, aldus Arnold. ‘Door de data van verschillende sensoren te combineren verhoog je die graad. Als de radar 95 procent zeker is dat de drone zich op een bepaalde positie bevindt, dan kunnen RF en camera’s dat percentage naar 99,9 procent verhogen.’
Energielabel
Een antidronesysteem bestaat dus uit verschillende lagen van technologie die bovenop elkaar worden ingezet. ‘Er is geen silver bullet’, vertelt Geert De Cubber, teamleader bij het Robotics & Autonomous Systems-team van de Koninklijke Militaire School (KMS). ‘Er is niet één technologie die zaligmakend is. Counter-drone-oplossingen moeten uit verschillende lagen en sensoren bestaan, die gelinkt worden aan een responssysteem.’
Dat maakt het op zijn beurt moeilijk voor organisaties als Defensie om te bepalen welk systeem het best werkt. De KMS deed daarom een onderzoeksproject om zulke systemen beter te kunnen vergelijken.
‘We maken een standaard waartegen counter-dronesystemen getest kunnen worden’, vertelt De Cubber. ‘Je kan het vergelijken met het energielabel dat toont hoe zuinig een elektrisch apparaat is. Zoiets bestaat nog niet voor counter-dronesystemen.’
Zo doen ze praktijktests waarbij verschillende systemen vergeleken worden. Eén zo’n test vond al plaats in Nieuwpoort aan de kust. ‘Daar zien we vaker een problematiek opduiken van drugssmokkel’, vertelt De Cubber. ‘Counter-dronesystemen zullen daar in de toekomst ook opduiken.’
Low tech
Toch blijven er onduidelijkheden voor antidronesystemen. De grootste daarvan is het regelgevende kader. Zo is het illegaal in België om een drone neer te halen, tenzij door de politie of Defensie in zeer specifieke omstandigheden.
‘Het is erg onduidelijk wie drones mag neerhalen’, zucht De Cubber. ‘Er is een koninklijk besluit over jamming, daarmee mag Defensie onder bepaalde omstandigheden jammen. Maar dan moet je het eerst aanvragen bij het BIPT, de Belgische telecomregulator. Dat is niet ideaal in een crisissituatie.’
Ook heb je niet altijd hightechsystemen nodig om drones te weren. In Oekraïne verschijnen er zo heel wat low tech-oplossingen, van het aanbrengen van netten tot het uitrusten van soldaten met jachtgeweren.
‘Het neerhalen is soms erg duur in vergelijking met de kost van een drone’, vertelt De Cubber. ‘Netten zijn op dat gebied een mooie oplossing. Geweren zijn daarentegen minder succesvol. We hebben daar onderzoek naar gedaan bij de KMS, en, tenzij je met speciale munitie schiet, is het erg moeilijk om een drone neer te halen. Daar sta ik dus sceptisch tegenover.’
Laser
De technologie staat tegelijk niet stil. In Oekraïne duiken er elke paar weken nieuwe dronemodellen en technologieën op. Vandaag vliegen sommige drones er bijvoorbeeld door een glasvezelkabel achter zich uit te rollen. Die drones worden dus niet bestuurd via radiosignalen, en je kan ze niet via RF detecteren of jammen. Andere technologieën zijn dus nodig.
‘De RF-aangestuurde drones zullen minder populair worden’, vertelt Krekels. ‘De gemiddelde drone van de hobbyist zal blijven vliegen met RF. Maar technologie zal ook uit Oekraïne overwaaien. Zeker in criminele middens zie ik die opduiken. Toch denk ik dat in de komende jaren minstens 95 procent van de dronevluchten via RF te detecteren valt.’
Nieuwe onderscheppingssystemen zien daarnaast het licht. ‘Er duiken systemen op waarmee je met behulp van laser een drone uit de lucht schiet’, zegt Arnold. ‘Dat heeft een groot voordeel: kost. Je gebruikt geen dure munitie of raketten om een goedkope drone neer te schieten.’ Bedrijven zoals het Australische Electro Optic Systems ontwikkelen lasersystemen die twintig drones per minuut kunnen neerschieten door ze met geconcentreerde energiebundels te oververhitten. Hoewel lasers nauwkeurig zijn en weinig nevenschade veroorzaken, hebben ze nadelen zoals de noodzaak van vrij zicht en gevoeligheid voor weersomstandigheden en vuil.
Europa lijkt ondertussen wakker te schieten, en beveiligt in sneltempo haar infrastructuur. Of we snel genoeg kunnen schakelen blijft echter onduidelijk. ‘Geen enkel Europees land is volgens mij vandaag genoeg beschermd tegen aanvallen van drones’, vertelt Arnold. ‘We hebben jarenlang ondergeïnvesteerd in defensie. Nu zijn we plots wakker geworden, en gooien we geld naar de defensie-industrie. Europa is momenteel niet voorbereid op een conflict, hopelijk verandert dat in de toekomst.’
