Schutz maritimer Infrastrukturen

20.10.2022

Nordenham: Aktuell steht die Sicherheit von maritimen Infrastrukturen stark im Fokus der Öffentlichkeit. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht daran, Hafenanlagen zu schützen und deren Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Am Mittwoch, den 19. Oktober führte das DLR am Seehafen in Nordenham dazu eine Technologiedemonstration in Zusammenarbeit mit Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) durch. Im Rahmen des Projekts MARLIN wurden verschiedene Szenarien zur Störung eines Hafenbetriebs durchgespielt. Vom DLR entwickelte Technologien und ein daraus generiertes echtzeitfähiges Lagebild des Hafens sollen BOS zukünftig bei Ihrer Arbeit unterstützen, um die Sicherheit von Häfen zu gewährleisten.

• Am 19. Oktober 2022 hat das DLR eine Technologie-Demonstration zum Schutz eines Hafenareals in Nordenham durchgeführt.
• Es wurde ein Szenario mit Störung des Hafenbetriebs jeweils vom Land, vom Wasser aus und aus der Luft simuliert.
• DLR erstellt echtzeitfähiges Lagebild durch Erfassung und Verarbeitung von Beobachtungsdaten aus der Luft sowie vom Wasser und Land.

„In der Sicherheitsforschung des DLR konzentrieren sich die einzigartigen Kompetenzen der beteiligten Institute sowie deren Forschungsinfrastruktur. Gemeinsam mit den Forschungsbereichen Luft- und Raumfahrt, Energie und Verkehr entstehen anwendungsnahe Lösungen die auf eine unmittelbare Nutzung ausgerichtet sind,“ erläutert Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR. „Um unsere innovativen Sicherheitslösungen zielgerichtet in die Anwendung zu bringen, geht das DLR konsequent Kooperationen ein mit Politik und Behörden, mit Industrie und Wirtschaft. Auch wurde bereits gemeinsam mit der Industrie ein Konzept für eine sicherheits- und schutzstatusbezogene Lageerfassung von Offshore-Windparks entwickelt.“

Störung des Hafenbetriebs als Testfall

Im Mittelpunkt der Demonstration stand der Schutz eines Hafenareals mit Störung jeweils vom Land, vom Wasser aus und aus der Luft. Das Szenario sah folgendermaßen aus:  Ein Handelsschiff mit Gefahrengut beladen legt an der Kaimauer an. Kurze Zeit später spähen Eindringlinge die Lage zunächst mit einer Drohne aus. Dies wird vom System registriert. Eine Drohne aus dem Abwehrsystem verdrängt die Späherdrohne. Als nächstes nähern sich Personen in einem Boot sowie vom Land. Durch Zünden einer Rauchbombe an Land versuchen diese ein Ablenkungsmanöver zu starten um die Aufmerksamkeit von der Wasserseite zu ziehen, sodass sie von dort unbemerkt in den Hafen gelangen können. Auch potenzielle Gefahren unter Wasser, wie beispielsweise Sprengsätze sind Teil des erdachten Szenarios. Nachdem der seeseitige Eindringversuch verhindert wurde, dreht das Schlauchboot ab und die Insassen werfen etwaiges Beweismaterial über Bord.

Mehrere Geräte mit installierten Sensoren beobachten das Szenario und erzeugen aus der Fusion verschiedener Geo- und Sensordaten ein komplexes Lagebild. Fest installierte sowie mobile Kameras an einem Bus und Roboterhund zeichnen Fotos und Videos auf. Dabei kommen verschiedene Kamerasysteme zum Einsatz. Kameras mit aktiver Laserbeleuchtung, sogenannte Range-Gated-Systeme, können durch den Nebel sehen. Damit lassen sich bei schlechter Sicht Personen oder auf dem Wasser treibende Gegenstände gut erkennen. Zusätzlich liefern auf Drohnen installierte Kameras einen Überblick aus der Luft über die Gefahrenzone und die Umgebung. 

Foto: Der Roboterhund patrouilliert das Einsatzgebiet - auf sei­nem Rücken kön­nen un­ter­schied­li­che Sen­sor­sys­te­me mon­tiert wer­den. Mit dem in Sankt Au­gus­tin am In­sti­tut für den Schutz ter­rest­ri­scher In­fra­struk­tu­ren be­hei­ma­te­ten Sys­tem las­sen sich ver­schie­de­ne Be­rei­che au­to­ma­ti­siert und dy­na­misch er­fas­sen, wäh­rend die Da­ten di­rekt in den La­ge­raum über­tra­gen wer­den. Si­mu­liert wird zu­dem der Ein­satz in der Nä­he von po­ten­ti­el­len Ge­fahr­stof­fen, de­nen sich Per­so­nen nicht nä­hern soll­ten. Foto: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Foto: Mittels Drohne erhält das Team im Lageraum einen ausgezeichneten Überblick über die Situation  - der Blick aus der Vo­gel­per­spek­ti­ve gibt nach dem er­kann­ten Ein­drin­gen in das Ha­fena­re­al wich­ti­ge Er­kennt­nis­se über die wei­te­ren Vor­gän­ge. Die Bil­der ei­ner hoch­auf­lö­sen­den Ka­me­ra wer­den in den La­ge­raum über­tra­gen, so­dass das Team dort ei­ne bes­se­re Be­wer­tung der Si­tua­ti­on vor­neh­men kann. Foto: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Foto: Im Lageraum laufen die Sensordaten und verarbeiteten Informationen zusammen - auf meh­re­ren Bild­schir­men wer­den die Mess­da­ten und ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­se li­ve vi­sua­li­siert. Au­to­ma­tisch er­kann­te Ob­jek­te, wie Schif­fe oder Fahr­zeu­ge, aber auch Per­so­nen wer­den in den Bild­da­ten mit ih­rer zu­ge­hö­ri­gen Po­si­ti­on an­ge­zeigt. Das Sys­tem gibt beim Er­ken­nen ei­nes un­ge­wünsch­ten Er­eig­nis­ses ei­nen Alarm aus und weist auf die ent­spre­chen­den Or­te hin.  Foto: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

"Die heutige Demonstration ist für uns sehr zufriedenstellen gelaufen. Ich finde es bemerkenswert, dass es unserem Team in so kurzer Zeit gelungen ist, so viele unterschiedliche Technologien in einem gemeinsamen Lagebildsystem zu vereinen", freut sich Dr. Maurice Stephan, Projektleiter am DLR-Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen in Bremerhaven.

Zum System gehört auch die DLR-Seekatze. Das Sonar des autonomen Unterwasserfahrzeugs kann im Nachgang verlorene oder versenkte Gegenstände auffinden. Detaillierte Aufnahmen über auffällige Stellen kann bei Bedarf ein weiteres ferngesteuertes Tauchfahrzeug liefern.

Echtzeit-Lagebild liefert Überblick

In einem Büro-Container auf dem Hafengelände fließen alle Messdaten dann in einem Lagebild zusammen. Durch Algorithmen unter Nutzung von künstlicher Intelligenz aus dem Bereich des maschinellen Lernens werden relevante Objekte und Ereignisse automatisch erkannt und auf einer Kartenanwendung angezeigt. Auch die aktuellen AIS-Signale, die Schiffe zur ihrer Positionsangabe aussenden, werden auf der Karte dargestellt. Vom sogenannten Lageraum aus haben die beobachtenden Personen einen umfänglichen Überblick über die Situation und potenzielle Gefahren. Somit können sie sicherheitsrelevante Aufgaben besser koordinieren. Von hier können sie Datenquellen und Instrumente steuern oder weitere hinzuschalten. Auch BOS können so die Lage sondieren und ihren Einsatzkräften beispielsweise den besten Weg zum Gefahrenort mitteilen. Das Lagebild ist auch auf mobilen Endgeräten, wie einem Tablet, abrufbar. Somit können Einsatzkräfte von verschiedenen Orten die gleichen Informationen erhalten und koordiniert vorgehen.

Projektleiter Stephans abschließende Gedanken nach einem erfolgreichen Tag: "Unsere Forschung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass wir intensiv mit behördlichen Endnutzern zusammenarbeiten und für diese unterschiedliche Technologien entwickeln und vorantreiben. Ich bin sicher, dass unsere weitere Arbeit viele unserer Systemkomponenten in Zukunft in die Anwendung bei Realfällen bringen wird."