Wenn Drohnen sehen, denken – und verschlüsselt kommunizieren

Ein vermisster Mensch. Ein abgelegener Berghang. Kein Netz. Keine Verbindung.

In solchen Situationen zählt jede Minute – und moderne Technologie macht den Unterschied: Eine Drohne hebt ab und beginnt autonom mit der Suche. Sie erkennt Personen in Echtzeit, ohne Server, ohne Funkverbindung. Möglich macht das ein Machine-Learning-Algorithmus, der direkt an Bord der Drohne läuft.

Diese Technologie wurde an der Hochschule für Technik und Umwelt FHNW gemeinsam mit dem Softwareunternehmen Ateleris GmbH entwickelt. Sie erkennt inzwischen nicht nur Menschen, Tiere oder Fahrzeuge, sondern auch spezielle optische Bodenstationen, die für die Kommunikation mit Lasern genutzt werden.

Das aktuell laufende Projekt geht nun einen Schritt weiter: Die Drohne soll in der Lage sein, einen Laserstrahl aus einer Bodenstation zu erkennen – und über diesen eine sichere Verbindung aufzubauen. Dabei werden erstmals Daten über den Laserstrahl zur Drohne übertragen. Das Ziel: eine verschlüsselte Kommunikationsverbindung, die selbst zukünftigen Angriffen durch Quantencomputer standhält.

Herzstück ist ein neu entwickeltes Quantenkommunikationsprotokoll, das erstmals auf einer mobilen Plattform wie einer Drohne eingesetzt wird. Diese Entwicklung bringt die Forschung einen entscheidenden Schritt näher an die sichere Kommunikation der Zukunft – mobil, autonom, abhörsicher.

• Echtzeit-Erkennung per FPGA-basiertem ML-Algorithmus
• Autonome Navigation & Zielerkennung ohne Funkanbindung
• Identifikation von optischen Laserquellen bei Tag und Nacht
• Sicherer Datenaustausch über den Laserstrahl
• Integration eines Quantenkommunikationsprotokolls

Hinter dem Projekt stehen Prof. Christoph Wildfeuer und seine Masterstudenten Timeo Jauslin und Alain Lavoyer vom Institut für Sensorik und Elektronik (ISE) der FHNW. In enger Zusammenarbeit mit GA-Synopta, einem führenden Schweizer Unternehmen für optische Kommunikation, entstehen hier Technologien, die bald in satellitenbasierten Quantenkommunikationssystemen zum Einsatz kommen könnten.

Das Projekt ist Teil einer grösseren Forschungsinitiative: Während QDrone die mobile Kommunikation per Drohne untersucht, nutzt das Schwesterprojekt QHAPS Stratosphärenballons, um Quantenkommunikation unter realen Bedingungen zu simulieren – als kostengünstige Alternative zu Satellitentests.

Ob am Boden oder in der Stratosphäre: Die FHNW forscht an der Schnittstelle von Künstlicher Intelligenz, Kommunikation und Quantenphysik – mit direktem Nutzen für Rettung, Sicherheit und die Netze von morgen.

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  QDrone – Simulation freistrahlender Quantenkommunikation mit Drohnen

  Freistrahlende optische Kommunikation (Free-Space Optical Communication, FSOC) gilt als Schlüsseltechnologie für zukünftige Quantenkommunikationsnetzwerke. Um die physikalischen Grundlagen dieser Technologie besser zu verstehen, entwickelt die FHNW gemeinsam mit GA-Synopta eine mobile Drohnenplattform, die atmosphärische Störungen im Kontext der Quantenkommunikation untersucht – kosteneffizient, flexibel und praxisnah.

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  QHAPS – Simulation satellitengestützter Quantenkommunikation mit Stratosphärenballons

  Zukunftssichere Kommunikationssysteme setzen auf Quantenkommunikation – etwa via optische Verbindungen zwischen Satelliten und Bodenstationen. Um diese Technologie praxisnah zu testen, entwickelt die FHNW gemeinsam mit GA-Synopta eine ballonbasierte Plattform, die reale Bedingungen im erdnahen Orbit simuliert. Stratosphärenballons (High-Altitude Platforms, HAPS) bieten dabei eine einzigartige, kosteneffiziente Alternative zu Satellitenmissionen.

Institut für Sensorik und Elektronik

Wir sind das Kompetenzzentrum für Sensortechnik, mit besonderem Fokus auf Aerosolmesstechnik, sowie für Mikroelektronik, Signalverarbeitung und Kommunikationstechnik.

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