Abteilung maritime Sicherheitstechnologien

Die Entwicklungsarbeiten der Abteilung fokussieren sich auf die Bereitstellung neuartiger Lagebilder. Ziel ist es, mit Hilfe geeigneter Key Performance Indikatoren (KPI), die in Echtzeit zu bestimmen sind, die Sicherheitslage von maritimen Infrastrukturen zuverlässig und umfassend zu erfassen. Diese KPIs bilden die informelle Basis, um geeignete Maßnahmen zum Schutz der Infrastrukturen rechtzeitig ableiten und zeitnah initiieren zu können. Technologische Grundlage des neuartigen Lagebildes ist ein aufzubauendes Netzwerk aus konventionellen und neuartigen Sensoren, wobei letztere teils in der Abteilung und teils in Kooperation mit der Industrie entwickelt werden. Eine zu lösende Herausforderung ist in diesem Kontext die synchrone Aufnahme und Aufbereitung der Sensordaten und die für die Lagebildgenerierung erforderliche Fusion der Daten von räumlich verteilter Sensorik verschiedenster Auflösungsklassen.

Die Sensorentwicklungen der Abteilung Maritime Sicherheitstechnologien konzentrieren sich auf neuartige, optische Sensoren (Laserbeleuchtung, Range Gating) sowie auf akustische Sensorsysteme (Sonar), wobei die Leistungsanforderungen aus der angestrebten, echtzeitnahen Erfassung des Sicherheitsstatus maritimer Anlagen und Systeme abgeleitet werden. Die Leistungsfähigkeit der zu entwickelnden Sensorsysteme hat einerseits unter allen, und damit auch unter schwierigen maritimen Bedingungen zu erfolgen. Andererseits ist im realen Betrieb nachzuweisen, dass mit ihren Daten sich höherwertige Lagebilder zu allen Einsatzzeiten (24/7) zuverlässig bereitstellen lassen. Hierbei wird neben einem eigenen Konzept eines Lagebildes für Multisensordaten (mit vorausschauender Analyse und Ableitung von Handlungsempfehlungen) auch an Methoden zur echtzeitnahen Konversion der neuartigen Sensordaten in bestehende Lagebildsysteme staatlicher und behördlicher Sicherheitskräfte gearbeitet.

Hilfreich für die experimentelle Validierung derartiger Systeme ist die Lage des Instituts am Fischereihafen in Bremerhaven, also mitten in einer maritimen Infrastruktur. Der Aufbau einer Erprobungsplattform auf dem Dach des Institutsgebäudes ermöglicht es, optische Verfahren im Dauerbetrieb unter maritimen Bedingungen (Aerosol) sowohl für den Nahbereich (Hafenbecken) als auch für weitere Entfernungen (8 km entferntes Hafenterminal) zu testen. An den Sensorerprobungen sowie Ausbreitungsmessungen sind auch andere DLR-Institute, Forschungseinrichtungen und Industriepartner beteiligt.

Die Entwicklung optischer Systeme fokussiert sich auf die Nutzung aktiver, bildhafter Messverfahren (Range Gating) in kompakten Systemen, auf die Qualifizierung und Weiterentwicklung aktiver Beleuchtungsmethoden, sowie auf ihre kombinierte Nutzung mit anderen Messsystemen wie z.B. Radar (Schrägsicht- und Aufklärungssysteme). Diese können sich auf luftgestützten als auch bodengebunden Fahrzeugen, auf festinstallierten Sensorplattformen (Sensormasten, Windenergieanlagen) wie auch auf Unterwassermessplattformen (AUV) befinden. Für die Erprobung verfügt die Abteilung über ein eigenes Straßenfahrzeug mit einem schwenkbaren Kamera- und Messsystem und über robotische Messträger für den Unterwasserbetrieb (AUV). Ein Beispiel für aktive optische Sensorik ist das TRAGVIS, ein kompaktes System zur zuverlässigen und effizienten Erfassung von Schiffbrüchigen und Trümmern auch unter schlechten Sichtbedingungen im Umfeld von Suchschiffen.

Um den Mehrwert der neuartigen Sensorik für eine höherwertige Lagebildgenerierung erschließen zu können, sind leistungsfähige Verfahren erforderlich, mit denen sicherheitsrelevante Veränderungen zuverlässig erkannt und hinsichtlich ihrer Kritikalität richtig bewertet werden können. Im Projekt MARLIN ist es geplant, dafür moderne KI-Methoden einzusetzen und auf spezifische Sicherheitsfragen anzupassen.

Zusammen mit der Abteilung Resilienz Maritimer Systeme werden an der Schnittstelle vom Lagebild zur Situationsanalyse und zur Ableitung von Handlungsempfehlung Verfahren konzipiert, mit denen eine echtzeitnahe Auswertung komplexer Datenbestände möglich wird. Die Ergebnisse, die nur in Zusammenarbeit mit Praxispartnern gewonnen werden können, werden sowohl zur Sicherheitsanalyse von komplexen Infrastrukturen als auch zur Ableitung von Indikatoren zur Sicherheitsklassifikation und Anomaliedetektion in Echtzeit benötigt. Auch komplementäre Fragestellungen wie die Gewährleistung von Cybersicherheit und Datenschutz werden bei der Methodenentwicklung und -bewertung mit berücksichtigt.

Gruppe Lagebild und Cybersicherheit

Das Arbeitsgebiet der Gruppe Lagebild umfasst die Entwicklung von Softwareplattformen zur Erfassung, Analyse und Visualisierung von Daten zur Bereitstellung maritimer Lagebilder. Die Arbeit der Gruppe fokussiert sich auf vier Schwerpunkte: (1) Datenfusion zur Erstellung konsistenter Modelle aus heterogenen Daten; (2) prädiktive Analytik unter Nutzung moderner KI-Verfahren zur Bewertung der maritimen Lage; (3) Aufbereitung der Daten im Kontext von anwendungsspezifischen Assistenz- und Beratungsfunktionen sowie (4) Cybersicherheit bei der Lagebildgenerierung sowie als ein zu erreichendes Sicherheitsziel für maritime IT-Infrastrukturen.

Gruppe Methodik & Prozessierung

Das Arbeitsgebiet der Gruppe Lagebild umfasst die Entwicklung von Softwareplattformen zur Erfassung, Analyse und Visualisierung von Daten zur Bereitstellung maritimer Lagebilder. Die Arbeit der Gruppe fokussiert sich auf vier Schwerpunkte: (1) Datenfusion zur Erstellung konsistenter Modelle aus heterogenen Daten; (2) prädiktive Analytik unter Nutzung moderner KI-Verfahren zur Bewertung der maritimen Lage; (3) Aufbereitung der Daten im Kontext von anwendungsspezifischen Assistenz- und Beratungsfunktionen sowie (4) Cybersicherheit bei der Lagebildgenerierung sowie als ein zu erreichendes Sicherheitsziel für maritime IT-Infrastrukturen.

Gruppe Sensorik

Die Arbeitsgruppe Methodik und Prozessierung widmet sich der Entwicklung von Onboard-Prozessoren zur echtzeitnahen Bereitstellung sicherheitsrelevanter Daten unterschiedlicher Erkundungssysteme (optisch, SONAR und RADAR). Neben der Entwicklung neuer Algorithmen und Auswerteverfahren befasst sich die Gruppe mit der Entwicklung KI-basierter Naherkundungsmethoden für den Einsatz im maritimen Umfeld.

Gruppe Technologieerprobungssysteme

Hauptaufgabe der Gruppe Technologieerprobungssysteme ist die Bereitstellung land- und unterwassergestützter Erprobungsträger, um neuartige Sensoriken im Anwendungskontext erproben und validieren zu können. Dafür werden fünf folgende Aufgaben durch die Gruppe wahrgenommen: (1) Verantwortung der technischen Nutzbarkeit der wasser- und landseitigen Erprobungsträger; (2) Forschung an Trägersystemen und vorhandener Sensorik; (3) Integration, Implementierung, Validierung und Erprobung neuartiger Multisensorsysteme; (4) Weiterentwicklung der Modellierung von Steuerungselementen sowie (5) Organisation, Planung und Durchführung von Messkampagnen.