Ukrainer haben „Ohren“ für die Luftverteidigung geschaffen, die Radarstationen nicht sehen – ein innovatives akustisches System zur Erkennung von Luftzielen

Im Mai 2022 machten ukrainische Militäringenieure und Wissenschaftler den ersten Schritt in der Revolution der Luftverteidigungssysteme, indem sie Experimente zur Abkopplung akustischer Signale begannen. Damals zeigten zufällige Audioaufnahmen von Überflügen von Lenkraketen und Drohnen auf Smartphones, dass selbst Haushaltsgeräte die akustische Spur von Luftzielen erfassen können. Dies wurde zum Anstoß für die Entwicklung eines fortschrittlicheren Systems, das feindliche Objekte in unterschiedlichen Höhen und unter schwierigen Bedingungen erkennen und unterscheiden kann. So entstand die Idee eines Netzes hochsensibler akustischer „Ohren“, verteilt über ganz Ukraine, die schnell und präzise die Positionen von Drohnen und Raketenträgern bestimmen, Hintergrundgeräusche filtern und hochgenaue Koordinaten an die Luftverteidigungskernelektronik übermitteln. Was ist dieses System? Es ist eine Kombination aus Mehrkanal-Akustikhardware, digitaler Raumsignalanalyse und modernen Algorithmen des Machine Learnings. Es kann „hören“, wenn Radarsysteme schweigen, insbesondere in niedrigen Höhen und in komplexem Gelände – Städten, Hügeln, Wäldern. Wichtig ist auch, dass es mobil, kostengünstig und skalierbar ist, was einen echten Durchbruch im Bereich der schnellen Reaktion und taktischen Anpassung darstellt. Über die Entwicklung dieses Systems und seine Möglichkeiten berichtet Yevhen Smertenko, Signalverarbeitungsspezialist und Überwachungssystem-Experte, der zu den Mitwirkenden gehört. Im Gespräch mit der Redaktion von ZN.UA teilt er erste Erfahrungen und Aussichten. „Russische Aggression ist in ihrer Größe und vielfältigen Form die modernste ihrer Art. Zum ersten Mal in aktuellen Konflikten führt Russland eine groß angelegte Begleitoperation bei Luftangriffen durch: Flugzeuge, ballistische und gelenkte Raketen, attackierende unbemannte Luftfahrzeuge – alles gleichzeitig. Dies belastet das ukrainische Luftverteidigungssystem enorm, weshalb die dringende Notwendigkeit für neue, innovative Lösungen entstand“, erklärt Yevhen Volodymyrovych. „Mein Team und ich haben ohne Zögern mit der Entwicklung eines akustischen Systems zur Erkennung feindlicher Luftfahrzeuge begonnen, um unseren Luftverteidigungsmaßnahmen noch schneller und präziser zu machen.“ Das Einbindung des Teams erfolgte bereits in den ersten Phasen. Anfangs waren Experten für digitale Signalverarbeitung und Entwickler spezialisierter Software beteiligt. Schnell wurde jedoch klar, dass für ein so komplexes Projekt Experten aus verschiedenen Bereichen zusammenarbeiten müssen. Yevhen, mit über zehn Jahren Erfahrung in Big Data, industriellem Internet der Dinge, Machine Learning und Modellierung, zog ein interdisziplinäres Team aus den besten zivilen Fachleuten zusammen. Diese Experten verfügen über tiefe Kenntnisse moderner Technologien und haben bereits mehrere erfolgreiche Projekte realisiert. Eingeschlossen waren auch Ingenieure, die für die Produktion zuständig sind, was die Bildung eines multidisziplinären Teams ermöglichte, das militärische, technische und IT-Komponenten integrieren kann. Technik und Funktionsprinzip des Systems „Wir haben eine modulare Architektur geschaffen, die eine einfache Erweiterung mit neuen Sensoren und Algorithmen für spezifische Aufgaben erlaubt. Es ist eine Art Baukasten für Spezialisten, der eine flexible Anpassung des Systems an verschiedene Szenarien ermöglicht“, erklärt Yevhen. „Basierend auf Mehrkanal-Akustikhardware, digitaler Signalverarbeitung, neuronalen Netzwerken und manueller Analyse der gesammelten Aufnahmen haben wir ein einzigartiges Werkzeug entwickelt.“ Die ersten Prototypen entstanden bereits im Sommer 2022. Bis Oktober wurden zehn Exemplare für interne Tests gebaut. Die Architektur der Plattform ermöglicht eine schnelle Integration beliebiger Sensortypen – Radar, Akustik oder deren Kombination. Dies sorgt für Skalierbarkeit und Flexibilität, was die Erkennungsgenauigkeit auch unter komplizierten Bedingungen erheblich verbessert. „Wir kombinierten klassische Signalanalysen mit modernen Methoden des Machine Learnings, insbesondere neuronalen Netzwerken. Das gewährleistet hohe Präzision selbst bei Hintergrundgeräuschen und Störungen“, beschreibt der Experte. „Unser Ziel ist es, eine einheitliche, unifizierte Plattform zu schaffen, die mit verschiedenen Sensortypen arbeitet. Das ist entscheidend für die Entwicklung eines ganz neuen Verteidigungssystems, das schneller und präziser auf alle Bedingungen reagieren kann.“ Leider ist die Testung und Einsatz unter Kampfeinbedingungen durch viele Einschränkungen erschwert – von Geheimhaltung der Daten bis hin zum fehlenden Zugang zu staatlichen Programmen und Unterstützung seitens einzelner Strukturen. Darüber hinaus blieb das System mehrere Monate nach der Erstellung der ersten Version im Stadium der Feldtests und Optimierungen. Besonders kompliziert gestalteten sich bürokratische Hürden und mangelnde Kooperation mit höheren Militäreinheiten, da das System nicht nur technisch ausgereift sein, sondern auch mit den strategischen Verteidigungsplänen abgestimmt werden muss. „Derzeit befindet sich das System im Bereitschaftszustand. Wir haben Unterstützung vom wohltätigen Fonds Brave1 erhalten, was den Kauf des notwendigen Equipments und die industrielle Erprobung ermöglicht hat“, berichtet Yevhen. „Es arbeitet seit über neun Monaten ununterbrochen, wird weiter verbessert und verfeinert. Wir haben eine große Datenmenge gesammelt, die Algorithmen optimiert und einen Arbeitsplatz für Operatoren geschaffen, der die Analyse der historischen und tatsächlichen Luftraumsituation erlaubt.“ Angesichts der Herausforderungen und Hindernisse betont das Team, dass die wichtigste Aufgabe nicht nur darin besteht, ein technisches Produkt zu entwickeln, sondern es auch vollständig in die militärische Struktur zu integrieren. Hierfür sind enge Abstimmungen mit Entwicklern und militärischen Einheiten notwendig, damit das System seine Missionen möglichst effektiv erfüllen kann. Hindernisse und Entwicklungsperspektiven „Eines der größten Hindernisse ist der beschränkte Zugang zu echten Luftlage-Daten, was die Überprüfung und Verbesserung der Algorithmen erschwert“, erklärt Yevhen. „Ohne aktuelle Informationen ist es schwierig, die hohe Genauigkeit zu bestätigen, Algorithmen zu verbessern und universelle Lösungen zu entwickeln.“ Neben internen Problemen stößt das Team auch auf Missverständnisse oder falsche Interpretationen seitens einiger militärischer Strukturen und Beamter. Zwar unterstützt die Nationale Sicherheits- und Verteidigungsrat (NSDC) aktiv die Entwicklung der Ausrüstung, doch die Organisation der Zusammenarbeit ist nach wie vor eine unzureichende Herausforderung. „Gegenwärtig ist das System voll einsatzbereit, jedoch erfordert seine kontinuierliche Anpassung und Weiterentwicklung die ständige Aufmerksamkeit, um in den Bedingungen des modernen Krieges wirksam zu bleiben“, fasst Yevhen zusammen. „Wir haben bereits Unterstützung von staatlichen und internationalen Fonds erhalten, wichtige Erfahrungen gesammelt und schätzen die Möglichkeit, diese Technologie an realen Luftverteidigungsobjekten anzuwenden. Es ist entscheidend, dass sie „gehört“ und auf allen Ebenen – von Stäben bis zu Feldkommandanten – genutzt wird.“ Die ehrgeizigen Pläne der Entwickler umfassen nicht nur die Verbesserung des Systems, sondern auch die Erstellung einer strategischen Roadmap für die Weiterentwicklung akustischer Systeme innerhalb des ukrainischen Verteidigungssystems. Diese passt zu einer Konzeptidee, eine mehrstufige, multifazettierte Verteidigungseinheit zu schaffen, die in Synergie mit klassischen Radar- und Optiksystemen funktioniert und eine kontinuierliche Überwachung sowie schnelle Reaktion gewährleistet. Die Ukraine schreitet selbstbewusst voran, entwickelt einzigartige Verteidigungstechnologien des 21. Jahrhunderts, und dieses akustische System ist nur einer von vielen Schritten auf diesem Weg. Und das Wichtigste: Es „hört“ bereits und kann Leben retten sowie gefährliche Objekte noch vor ihrem Flug stoppen.

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