Killer Drones: Hur vi kan upptäcka dem och försvara oss själva

Det är en stor publik vid Super Bowl 2019, och 80 000 fotbollsfans har samlats inne på Atlantas Mercedes-Benz Stadium för att titta på matchen. Vädret är kristallklart, så det fällbara taket är naturligtvis öppet. När halvtidsshowen drar igång rullar en våg av upphetsat prat genom publiken — en flock av dussin drönare har just dramatiskt fallit in på stadion, omedelbart ovanför rubrikmusikalen spela teater. Även om inga av de tidiga ryktena om halvtidsshowen inkluderade omnämnanden av ett drönarelement, är ingen orolig. Efter den där galna drönaruppvisningen vid förra OS verkar flyguppvisningar som denna vara par för banan.

Visst börjar drönarna vad som ser ut som en koreograferad rutin, var och en av de tolv drönarna är på väg ut mot sätena i ett perfekt ekerliknande mönster. Den enda antydan om att något inte kommer att planeras är den flyktiga men synligt förskräckta blicken på sångarens ansikte. Men hon är ett proffs och missar inte ett enda slag.

En stund senare, kaos. Drönarna, var och en utrustad med ett litet men kraftfullt sprängämne, har detonerat inom några meter från åskådarna nedanför. Tusentals sitter nu på sina platser, orörliga, nedsänkta över det som finns kvar av personen bredvid dem. Tusentals fler vandrar runt, omtumlade, medan de längst bort från sprängningarna springer i panik till utgångarna. Inom ett dygn tar en känd extremistgrupp på sig ansvaret för attacken, den dödligaste på amerikansk mark sedan 11 september.

Verklig fara, eller hype?

Låt oss vara tydliga. Scenariot ovan är inte längre grejen med Hollywoods spionfilmer. Nyligen, DHS underrättelsetjänsteman, David Glawe, berättade för CBS News att det som oroar honom mest är "en beväpnad drönare som hotar Super Bowl eller till och med Vita huset." FBI-chefen Christopher Wray har också gjort det klart drönare utgör en tydlig och aktuell fara, berättade för kongressen att "med tanke på deras tillgänglighet i detaljhandeln, brist på verifierat identifieringskrav för att upphandla, allmän användarvänlighet och tidigare användning utomlands kommer [drönare] att användas för att underlätta en attack i USA mot ett sårbart mål, såsom en massa sammankomst."

Verkligheten är att alla som har tillräckligt med tid, utbildning och de nödvändiga färdigheterna för att tillverka bomber skulle kunna orkestrera en sådan attack. Förra månaden skapade Venezuelas president Nicolás Maduro rubriker genom att komma farligt nära att bli den första statschefen som skadades eller dödades av drönare som innehåller sprängämnen, när han dök upp inför en stor folkmassa i Caracas.

"På fem minuter kan du programmera en drönare från hyllan som bär 20 pund att flyga fem miles till en destination, utför sin aktivitet och var klar, säger Tim Bean, VD på Fortem Technologies, till Digital Trender. Fortem säljer drönardetekterings- och saneringsprodukter, inklusive DroneHunter: en drönare designad för att utföra i luften, inaktivera attacker på andra drönare.

Kommer det i framtiden att vara nödvändigt att hålla ett öga på himlen och redo att ta skydd med ett ögonblicks varsel från en förestående attack?

Företag och yrkesverksamma som arbetar i drönarbranschen tenderar, kanske inte överraskande, att tona ner risken med drönarteknik. Kinas DJI är världsledande inom civila drönare. Under 2017 uppskattades företagets marknadsandel till 70 procent – ​​mil före sin närmaste konkurrent. "Det som hände i Venezuela väcker oro och genererar frågor om vad som händer med drönare", sa Adam Lisberg, DJI: s företagskommunikationsdirektör för Nordamerika, till Digital Trends. Även om man tror att två DJI Matris 600 drönare var användes vid attacken om Venezuelas president var Lisberg snabb med att påpeka att den stora majoriteten av drönaranvändning är säker och föreslog att människors rädsla för drönare kommer att blekna när dessa enheter blir vanligare. "Det finns mycket hype eftersom det här är en ny teknik," sa Lisberg. "Väldigt många människor, om de ser en drönare för första gången, antar de att den spionerar på dem, eller antar att den är farlig."

Joshua Ziering, medgrundare av kommersiell drönarplattform, Kittyhawk, håller med. "Maduro-incidenten betyder verkligen en insikt om att det finns förmågan för dåliga skådespelare att göra dåliga saker med drönare", sa han. "Men jag ser mycket mer hysteri än vad jag faktiskt gör anledning till oro."

Förhindra dålig lotsning

DJI ser dålig pilotering som den största orsaken till oro. "De flesta människor som använder drönare [vårdslöst], är förmodligen slarviga, eller aningslösa, inte kriminella," sa Lisberg. För att lösa detta problem har DJI lagt till en drönarsäkerhetsquiz till sin mobilapp, som begränsar nybörjarpiloter till endast de mest rudimentära flygfunktionerna tills de kan visa en tillräcklig kunskapsnivå. Appen uppdateras också ständigt med geo-stängselbegränsningar — information om lokala flygförbudszoner. Piloter får varningar när de flyger nära känsliga områden som flygplatser, och programvaran kommer aktivt att förhindra att drönaren flyger inom dessa zoner.

Ziering är också på sin sida med DJI: s övertygelse om att farlig användning av drönare till stor del är resultatet av okunskap, inte av skadlig avsikt. "Det som verkligen håller mig vaken på natten är inte de dåliga skådespelarna," sa han, "det är den andra gruppen... de okunniga skådespelarna som kanske inte gör det känner till reglerna och vill inte skada någon, men på grund av deras ignorering av att förstå hur allt fungerar, har de en mycket reell chans att skada någon. Det finns mycket fler av dem än dåliga skådespelare."

Det börjar med upptäckt

Oavsett om det är en okunnig pilot, eller en individ eller grupp som har för avsikt att orsaka skada, är alla experter vi pratat med överens om: Det första steget är att kunna upptäcka en drönare innan den orsakar förödelse. Steg två är att avgöra om det utgör ett hot eller inte. Det tredje och sista steget är att vidta åtgärder för att neutralisera hotet.

Luftburna drönare delas in i två kategorier: De som aktivt piloteras från en fjärrkontroll och de som följer en uppsättning förprogrammerade instruktioner.

Av alla drönare i luften vid ett tillfälle kommer de flesta att hamna i den första gruppen. De är fjärrstyrda, vanligtvis godartade, och kontrolleras av (förhoppningsvis) kompetenta piloter. Drönarindustrin, tillsammans med FAA, som reglerar drönaranvändning i USA, arbetar för närvarande ut ett ramverk som skulle ge säkerhetsstyrkor och brottsbekämpande möjlighet att skilja dessa drönare från de som kan vara möjliga hot. Känd som "fjärr-ID", det är som en registreringsskylt för drönare, men istället för att bara skriva ut ett fysiskt ID på själva drönaren, sänder varje drönare sitt ID.

För ett år sedan lanserade DJI ett fjärridentifieringssystem som representerar det första försöket att etablera detta registreringsskyltkoncept. Aeroskop, som det kallas, lokaliserar och övervakar automatiskt DJI-drönare som flyger var som helst inom radioräckvidd. DJI hävdar att när den är utrustad med en lämplig uppsättning antenner kan Aeroscope upptäcka företagets drönare upp till 50 kilometer bort, och kan få information om dessa drönare på så lite som två sekunder. Aeroscope kan beställas som en fast installation, lämplig för stora, permanenta zoner som arenor, kraftverk, eller flygplatser, eller som en portföljbaserad mobil enhet, för kortsiktiga evenemang som politiska möten eller utomhus konserter.

Det är ett kraftfullt verktyg, men det är inget universalmedel. Det fatala felet här är att Aeroscope bara upptäcker DJI-byggda drönare. Så hur identifierar vi icke-DJI-drönare? Tyvärr har vi inget bra system på plats. Medan DJI försöker göra sitt fjärr-ID-system till en branschstandard, har dess ansträngningar inte mötts med stort intresse. "Andra tillverkare vill inte anta den standarden eftersom de vill ha sin egen standard," sa Ziering.

Ögon och öron

Även om Remote ID så småningom blir en standard, behöver vi fortfarande ett sätt att upptäcka drönare som inte sänder det. I själva verket är det nästan säkert de drönare vi bör ägna mest uppmärksamhet åt. San Francisco-baserade DeDrone är ett av en handfull företag som har skapat drönardetekterings- och övervakningsprodukter som är inriktade på denna uppgift.

Genom att använda samma radiofrekvensbaserade tekniker som DJI: s Aeroscope, kombinerat med högupplösta videokameror, kan DeDrones DroneTracker-plattform inte bara identifiera platsen för en drönare och dess pilot, men det krävs också en välgrundad gissning om vilken typ av drönare den har hittat, vilket kan hjälpa ett säkerhetsteam att avgöra risken. En drönare storleken på en DJI Mavic Pro utgör ett mycket mindre hot än en storleken på en FreeFly Alta 8, en oktokopter som kan bära en nyttolast på 20 pund. Målet, enligt Pablo Estrada, DeDrones vice VD för marknadsföring, är att "ta intelligenta beslut om vad som är händer i luftrummet och visa det för användaren." Därifrån är det upp till säkerhetsteamet att bestämma vad deras nästa steg borde vara.

Radiofrekvensskanning i sig är inte tillräckligt. Många drönare kan ställas in att följa en förinställd kurs med hjälp av enbart GPS för att guida dem. "Det kallas att flyga på vägpunkten," sa Bean. "När du flyger på en waypoint sänder drönaren inte ut någon radiofrekvens - ingen RF, det finns ingen joystick, det finns inget att störa, det finns inget att fånga upp. Det är bara att lyssna på GPS.” En drönare som flyger på en waypoint representerar ett mycket trovärdigt hot. "Dessa kallas RF-mörka drönare," sa Bean, "och de är verktyg för människor med dåliga avsikter."

Att upptäcka dessa RF-mörka drönare kräver radar. Problemet är att konventionell radar, som den som används på flygplatser eller militära installationer, helt enkelt inte är designad för att detektera drönare. "Det är topologin ifrågasatt," sa Bean, "så den kan inte se genom en byggnad, och den kan inte se andra sidan av en kulle." I en trång stadsmiljö är detta en allvarlig begränsning. Konventionella radarinstallationer är stora, dyra och kan avge mycket energi, vilket utgör en hälsorisk. "Om du står framför den kommer den att döda dig."

Fortem Technologies har skapat sin egen specialiserade radarmodul som heter TrueView, speciellt för att spåra drönare. Den är tillräckligt liten för att monteras på en drönare, så den kan till och med användas som en luft-till-luft-tracker. Det är ett lågenergisystem, och det är också tillräckligt billigt för att en anläggning som en stadion skulle kunna installera tillräckligt många av dem för att ge sig själv en 360-graders utsikt över det omgivande luftrummet. "Ingen flyger under vår radar," sa Bean.

Nedskjuter en drönare

När en drönare har upptäckts och anses vara ett hot är det dags att bestämma hur man ska hantera den.

Det är här saker och ting blir svåra. Under gällande FAA-regler, även brottsbekämpande personal kan inte lagligt skjuta ner en drönare. "Att skjuta ner en drönare har samma konsekvenser, juridiskt och tekniskt sett, som att fälla ett flygplan eller en Cessna," Jeffery Antonelli, expert på drönarlag, berättade för Popular Mechanics.

Nyligen 1 200 sidor FAA Reauthorization Bill, dock vill ändra detta, och skulle "ge Department of Homeland Security och FBI rätt att spåra och hitta drönare som de anser vara ett "trovärdigt hot" mot en "täckt anläggning eller tillgång", enligt NBC Nyheter.

Även om det så småningom blir lagligt för myndigheter att göra det, kanske den största anledningen till att inte skjuta en drönare med en pistol, är det helt enkelt inte så lätt. Till och med utbildade krypskyttar, under kontrollerade förhållanden, kämpar för att träffa en flygande drönare. I en tätt packad stadsmiljö kan ett skott som missar en drönare lätt bli ett skott som träffar en åskådare.

Detta har fått företag att utveckla andra former av "kinetiska" svar på oönskade drönare. Du kanske har sett videor av tränade örnar tar upp drönare ur luften, deras vassa klor fungerar som gripkrokar på drönarens landningsställ. Det är en spektakulär visning av djurflygning, och när den lyckas drar rovfågeln måldrönaren till en säker plats. Tyvärr de kan inte alltid lita på att göra jobbet.

Så kallade "nätvapen", som SkyWall 100, är ett icke-dödligt alternativ till hagelgevär och gevär. Dessa vapen avfyrar patroner i upp till 100 MPH, som sedan expanderar till nät för att omsluta måldrönaren. När den är trasslig faller drönaren till marken. Vapnets räckvidd är begränsad - vanligtvis inte mer än 100 meter - och går långsamt att ladda om. Dessutom, eftersom en nätad drönare kommer att falla, kan det vara farligt att använda en nätpistol över folkmassor eller andra känsliga platser.

En annan lösning är att montera en nätpistol på en drönare. Fortems DroneHunter, är en autonom, radarutrustad drönare, som är beväpnad med en tjudrad nätpistol. Det är den luftburna motsvarigheten till "den bra killen med en pistol" försvar. I bästa fall fångar en DroneHunter sitt mål och bogserar det till ett säkert avstånd. Detta resultat är inte garanterat, DroneHunter är begränsad till ett skott per uppdrag, vilket gör noggrannhet och precision avgörande för framgång.

En variant på denna idé är Malou Techs Drone Interceptor MP200, ett flerrotorflygplan som drar ett stort nät när det flyger. Målet är att trassla in en måldrönare i nätet, men aerodynamiskt motstånd som skapas av nätet självt gör MP200 mycket mindre manövrerbar än sitt byte, och det finns alltid risken att nätet kan fastna på ett föremål, vilket gör att MP200 istället.

Så är någon av dessa kinetiska svar tillförlitliga? Ziering har sina tvivel. "Om du ger mig en drönare," sa han, "är jag relativt säker på att jag skulle kunna besegra de flesta kinetiska lösningar väldigt lätt."

Störare och hackare

Du behöver inte nödvändigtvis använda fysisk kraft för att eliminera en drönare. Elektroniska motåtgärder kan vara effektiva på långt avstånd, och de är inte begränsade av mängden ammunition. "För närvarande är den mest effektiva tekniken någon typ av radiofrekvensstörningsanordning," sa Estrada. Det misstänks att en sådan anordning användes i Caracas för att hindra dessa drönare från att nå sitt mål.

Tyvärr skulle störande av en arena lika stor som en stadion alltid störa mycket mer än bara fientliga drönare. Om denna typ av störning skulle störa GPS eller andra flygsignaler kan det bli katastrofalt.

Det är dock möjligt att rikta en störsignal mot ett specifikt mål. DeDrone samarbetar för närvarande med Battelle, tillverkaren av DroneDefender, en gevärsliknande elektronisk störsändare som kan störa en drönares GPS-mottagning, samt pilotens fjärrkontroll. Att använda DroneDefender mot en drönare är nästan som att använda en traktorbalk från Star Trek, om Battelles Youtube videor är en korrekt skildring. De visar soldater som säkert tvingar en drönare att landa genom att hålla en konstant pärla på drönaren med en DroneDefender. Det australiska företaget DroneShield tillverkar en liknande enhet, kallad DroneGun. En av dessa enheter var troligen "anti-drone"-pistolen används på uppsättningen av Game of Thrones, för att hindra spioner från att ta bilder av HBO-produktionen.

Någon beväpnad med DroneDefender skulle behöva kunna se sitt stenbrott och vara inom 400 meter. Flera, samtidiga mål skulle kräva flera personal beväpnad med DroneDefenders, vilka skulle kunna vara det utplacerade till en lämplig uppsättning platser i tid för att fånga upp drönarna innan de når sina destinationer. Detta gör det till en sista försvarslinje - en som är svår att använda i mörker eller under alla förhållanden som gör sikten svår.

I en idealisk värld skulle brottsbekämpande myndigheter ha förmågan att ta kontroll över en hotande drönare utan att behöva störa dess kommunikation. Adam Lisberg tvivlar på att något sådant är möjligt, åtminstone med DJI: s drönare. "Du kan aldrig utesluta någonting i den tekniska kapprustningen," sa han, "men vi har aldrig hört talas om en situation där någon verkligen skulle kunna ta kontroll [över våra drönare]. Våra drönare är designade för att endast kontrolleras av personen som håller i kontrollen.”

Ändå är den här typen av fjärrstyrning precis vad ett företag kallade Avdelning 13 hävdar att det kan göra. Dess "Mesmer"-teknologi kan lyssna efter och ta kontroll över alla drönare inom räckhåll för dess antenner. "Genom att anpassa sig till protokollet som används för att styra en drönare", säger företagets webbplats, "lägger Mesmer in meddelanden som talar om för drönaren att lämna ett begränsat luftrum, återvända hem eller landa i en förutbestämd säker zon.” Avdelning 13 säger att Mesmer också kan skala upp, till adress svärmar med flera drönare. Italienska företaget Finmeccanica, hävdar sin Falksköld systemet kan göra samma sak. Det låter som en utmärkt lösning, om än en med en potentiellt skrämmande baksida om tekniken någonsin skulle falla i händerna på människorna vi försöker försvara oss mot. Det andra problemet med Mesmer är att det inte är effektivt mot RF-mörka drönare. Utan några fjärrkontrollsignaler som skickas till dessa drönare finns det inget för Mesmer att höra eller anpassa sig till.

Flyger inför fara

Både DeDrone och Fortem hävdar att deras respektive teknologier har visat sig vara framgångsrika på området, men inget av företagen var villiga att ge konkreta bevis. Estrada påpekar att hans företag har använts för att skydda mot drönarhot två år i rad vid det årliga World Economic Forum i Davos, Schweiz. När vi frågade om DeDrone hade lyckats upptäcka och hjälpa till att neutralisera ett drönarhot på konferensen, avböjde Estrada att kommentera.

Tim Bean var på samma sätt modig med Fortems resultat. Han hävdade att han inte hade rätt att berätta om sina kunder eller att citera deras erfarenheter. "Den är utplacerad, den fungerar, den gör vad den är designad för att göra," sa han.

Tekniken för att upptäcka, klassificera och neutralisera skändliga drönare finns. Det används redan för att säkra känsliga installationer, som kraftverk, stora sport- och nöjesställen, flygplatser och statliga byggnader. Högprofilerade evenemang, som presidentinvigningar, kungliga bröllop eller till och med OS kommer också att dra nytta av en ökad luftrumsmedvetenhet och klara motåtgärder.

Det finns till och med ett visst hopp om att vi också ska kunna övervaka större områden. DeDrone och AT&T samarbetade nyligen för att utöka drönarövervakningen över områden som är lika stora som en stad, men att på ett tillförlitligt sätt skydda en upptagen stadskorsning, en skollekplats eller till och med en upptagen parkeringsplats från en slumpmässig drönareattack kommer sannolikt att visa sig vara svårt.

I slutändan kanske vi helt enkelt måste acceptera en värld där vi lägger till hotet om en farlig drönare till en redan oroande lista som inkluderar massskyttar med magasin med stor kapacitet, bomber, och människor som är villiga att använda fordon som vapen.

För närvarande måste vi lita på lagstiftare för att säkerställa att våra rättsliga ramar hittar den rätta balansen mellan att skydda de otroliga möjligheterna och innovationer som drönarindustrin skapar, och skyddar de liv som kommer att hänga i balans när denna teknik oundvikligen används för att orsaka skada. Låt oss hoppas att det inte är en lustflykt.