Mini-Drohnen überall, High-Tech in der Hand, High-Risk am Himmel?

Drohnen werden beinahe täglich in der Presse erwähnt. Vor allem kleine Multikopter-Drohnen wie beispielsweise Modelle von DJI sind inzwischen für die breite Masse zugänglich und problemlos bedienbar. Der breite Markt trägt zu einer rasanten technischen Entwicklung bei, die sich auch bei taktischen Systemen wie der Black Hornet Nano oder den Small Tactical Unmanned Aerial Systems (STUAS) ebenso wie bei hochpräzisen, zivilen Sensorplattformen wiederfindet. Nachdem wir im ersten Beitrag unserer Blogserie „Drohnen verstehen“ einen Überblick über die verschiedenen Arten von UAVs gewonnen haben, beleuchtet der heutige Teil die zentralen Technologien und Einsatzszenarien der kleinsten dieser Systeme und zeigt auf, wo noch Entwicklungsbedarf besteht.

Antriebssysteme – kompakt, effizient und leise

Der elektrische Antrieb ist bei kleinen Drohnen der Standard. Mini-Brushless-Motoren mit hohem Wirkungsgrad und geräuscharmem Betrieb treiben meist zwei bis vier Propeller an. Als Energiequelle dienen Lithium-Polymer- (LiPo) oder Lithium-Ionen-Akkus, die ein günstiges Verhältnis von Gewicht zu Energiedichte bieten. Bei Mikro- und Nanodrohnen wie der Black Hornet beträgt die Flugzeit oft nur 15–25 Minuten, während größere taktische STUAS-Systeme mit größeren Zellen oder Hybridlösungen bis zu 2–4 Stunden in der Luft bleiben können. Verbrennungsmotoren sind in dieser Größenklasse selten, da Vibrationen, Geräuschpegel und Wärmeentwicklung die Tarnung und Stabilität beeinträchtigen würden.

Steuerung, Navigation und Autonomie

Die Steuerung kleiner Drohnen erfolgt typischerweise über Funkfernsteuerungen, zunehmend ergänzt durch Tablet- oder Smartphone-Interfaces. Viele Systeme unterstützen First Person View (FPV) – also die Steuerung über Livebild aus der Bordkamera.

Moderne Modelle integrieren mehrere Autonomiegrade:

• Stabilisierte Flugmodi mit automatischer Lagekorrektur durch Beschleunigungs- und Gyrosensoren,
• Teilautonome Missionen, bei denen Wegpunkte per GPS programmiert werden,
• und in High-End-Systemen wie der Black Hornet 3 auch vollautonome Missionen, inklusive Start, Flug, Datenerfassung und Rückkehr zur Basis.

Zur Navigation dienen dabei GNSS-Systeme (GPS, GLONASS, Galileo), ergänzt durch Inertialsensorik und optische Fluss-Algorithmen. In Gebäuden oder urbanen Schluchten, wo Satellitensignale gestört sind, übernehmen Visuelle SLAM-Verfahren (Simultaneous Localization and Mapping) oder Ultraschall-/Laser-Entfernungsmesser die Orientierung.

Sensorik, Augen und Ohren der Drohne

Kleine Drohnen sind zunehmend zu multisensorischen Plattformen geworden. Für die Datenerfassung sind VIS- (sichtbares Licht) und IR-Kameras Standard. Die Black Hornet etwa kombiniert beide in einem Miniatur-Gimbal, um auch bei Nacht oder Rauchsicht Informationen zu liefern. DJI-Drohnen der Enterprise-Serie bieten zusätzlich Zoom- und Wärmebildkameras, optionale Lidar-Scanner oder multispektrale Sensoren für Umweltanalysen.

Taktische Systeme im STUAS-Bereich integrieren darüber hinaus Funkpeiler, SIGINT-Module (Signalaufklärung) oder Sensoren für chemische und radiologische Messungen, je nach Einsatzprofil.

Einsatzszenarien: urbaner Aufklärer bis taktische Plattform

Militärische und sicherheitsrelevante Anwendungen:

Kleinstdrohnen wie die Black Hornet dienen der Aufklärung auf Truppenebene, besonders in urbaner Umgebung. Sie liefern Echtzeitvideos hinter Gebäudeecken oder in Innenräumen, ohne eigenes Personal zu gefährden.

Zivile Einsatzfelder:

DJI-Modelle werden in Polizei, Feuerwehr und Katastrophenschutz eingesetzt. In engen Gebäuden oder Schadenszonen verschaffen sie Lagebilder, während STUAS-Systeme auf einen größeren Einsatzradius ausgelegt sind und bei Grenzüberwachung, Infrastrukturinspektionen oder Umweltmessungen zum Einsatz kommen.

Mobilität und Logistik:

Die Black Hornet ist für den Rucksacktransport konzipiert und einsatzbereit in weniger als zwei Minuten. DJI-Drohnen benötigen einen kleinen Transportkoffer und eine Person für Bedienung und Wartung. STUAS-Systeme hingegen erfordern meist ein Team von zwei bis vier Personen sowie ein Transportfahrzeug, um Start- und Steuerungseinheiten zu betreiben.

Einsatzdauer und Vorbereitungszeit im Überblick:

• Black Hornet: ca. 20 min Flugzeit, < 2 min Startzeit
• DJI Mavic 3 Enterprise: 30–40 min Flugzeit, < 5 min Vorbereitung
• STUAS (z. B. ScanEagle): 2–4 h Flugzeit, 15–30 min Systemcheck

Zusammenfassung und Ausblick

Die Miniaturisierung von Antrieb, Sensorik und Recheneinheiten hat die Einsatzmöglichkeiten kleiner Drohnen stark erweitert. Dennoch bestehen systematische Grenzen: begrenzte Flugzeit, eingeschränkte Nutzlast, Funkreichweite und Verwundbarkeit gegenüber Störungen bleiben zentrale Herausforderungen.

Zukünftige Forschungen konzentrieren sich daher auf:

• Energieeffizientere Akkus oder Mikrobrennstoffzellen
• Echtzeitdatenfusion aus mehreren Sensorquellen für präzisere Lagebilder
• Schwarmfähige Autonomie, bei der mehrere Kleindrohnen koordiniert agieren
• Resilienz gegen GPS-Störungen und KI-gestützte Missionsplanung

Damit könnten kleine Drohnen künftig noch vielseitiger eingesetzt werden etwa von der präzisen Aufklärung im urbanen Raum bis zur automatisierten Überwachung großer Gebiete. Die Entwicklung bleibt ein dynamisches Feld, das Technik, Taktik und Ethik gleichermaßen fordert.