Robin Radar in het kat-en-muisspel met steeds slimmere drones

Drones worden steeds kleiner, slimmer en veelzijdiger. Zo ontwikkelden onderzoekers van de TU Delft onlangs een drone die zich als een vogel gedraagt, terwijl onderzoekers in de VS een vrijwel onzichtbare drone hebben ontwikkeld. Dat creëert een nieuwe uitdaging voor de beveiliging van luchthavens, energiecentrales, militaire locaties en andere kritieke infrastructuur: hoe detecteer je een drone die je nauwelijks ziet voordat hij een probleem vormt? 

Het Delftse bedrijf Robin Radar Systems heeft het antwoord op die vraag. Het bedrijf begon ooit als een onderzoeksproject binnen TNO om vliegtuigen te beschermen tegen botsingen met vogels. Inmiddels levert het bedrijf detectiesystemen aan defensie- en veiligheidsdiensten wereldwijd. 

Vivien Croes, CTO van Robin Radar, legt uit hoe het bedrijf dankzij fundamentele natuurkunde en een eigen neuraal netwerk het hoofd biedt aan een steeds complexere dronedreiging. “De enige manier om mee te bewegen in een constant veranderende omgeving, is door zelf uiterst wendbaar te blijven.”

Van TNO-project tot dronejager

Robin Radar Systems begon in de jaren tachtig als TNO-onderzoeksproject en werd in 2010 een zelfstandige spin-off. De Haagse scale-up specialiseert zich in het detecteren van kleine vliegende objecten in complexe omgevingen: van vogels rond windparken en vliegvelden tot drones bij kritieke infrastructuur en op het slagveld.

De stap naar drones ontstond rond 2012 uit een praktisch testprobleem. “Je kunt een vogel natuurlijk niet vragen om heel precies ergens naartoe te vliegen”, vertelt Croes. Om de vogelradar te valideren, lieten ze testdrones vliegen met een doelwit dat de radarreflectie van een vogel nabootste. Al snel bleek dat de radar ook de drones zelf kon detecteren.

Na een eerste prototype in 2015 lanceerde het bedrijf in 2020 zijn huidige vlaggenschip: IRIS, een geavanceerde droneradar. “IRIS werd voor het eerst door Thales geselecteerd voor de beveiliging van de Olympische Spelen in Parijs”, vertelt Croes. Vanaf 2022, met de oorlog in Oekraïne en het grootschalige gebruik van drones op het slagveld, groeide de vraag vanuit defensie en de beveiligingsmarkt sterk. Zo groeide Robin Radar uit tot het bedrijf dat het vandaag is.

Pure fysica versus camouflage

De technologische ontwikkelingen in de drone-industrie gaan razendsnel. Er wordt geëxperimenteerd met onder andere camouflerende materialen, fluisterstille motoren en drones die zich zelfs gedragen als vogels. Toch vreest Croes niet dat drones onzichtbaar worden.

“Het is een kat-en-muisspel, maar het voordeel van radars zit in de fundamentele natuurkunde”, stelt hij. “Mensen gebruiken microfoons om drones te horen, waarna drones stiller worden gemaakt. Ze gebruiken camera’s, waarna drones camouflage krijgen. Maar er is één ding dat een drone altijd zal hebben: massa. Je hebt motoren, propellers en een batterij nodig om ergens te komen.”

Volgens Croes is dat het breekpunt voor elke ontwerper: “Zolang een object massa heeft, heeft het een radardoorsnede. Dat is pure fysica. Je kunt die doorsnede verkleinen via stealth-technieken, maar dat is peperduur en je krijgt het nooit naar nul. Een radar is geen wondermiddel, maar wel altijd de centrale pijler in een detectiesysteem.”

Micro-Doppler en zelflerende AI

De grootste uitdaging bij radardetectie is niet het oppikken van een signaal, maar het correct interpreteren ervan in een drukke omgeving vol bomen, gebouwen of golvend water. Om valse alarmen te voorkomen, ontwikkelde en patenteerde Robin Radar in 2019 een eigen neuraal netwerk, Deep Neural Network. “Detecteren en tracken is één ding, maar waar wij echt in uitblinken is de classificatie”, legt Croes uit. “Als operator moet je zeker weten of een stip op het scherm een drone, vogel of helikopter is.”

Daarvoor analyseert het AI-model het zogeheten micro-Doppler-effect: de kleine frequentieverschuivingen van bewegende onderdelen binnen het object. “Onze hardware is gevoelig genoeg en onze software krachtig genoeg om diep in het radarsignaal te kijken”, aldus Croes. Zo herkent de AI het verschil tussen de wiek van een helikopter, de propellers van een drone en de vleugelslag van een vogel.

Het kat-en-muisspel voorblijven

Omdat de dreiging in de lucht voortdurend verandert, ligt de oplossing volgens het bedrijf in continu lerende software. Robin Radar test nieuwe drones via eigen veldproeven en met defensiepartners om data te verzamelen. Door algoritmes aan te passen en het AI-model opnieuw te trainen, kunnen bestaande radarsystemen op afstand worden aangepast aan nieuwe dronetypen, zonder hardware te vervangen.

Zolang de dronedreiging blijft evolueren, moet de technologie meebewegen. “Het geheim is niet veranderen om te veranderen, maar heel scherp luisteren naar wat de eindgebruiker nodig heeft en dat razendsnel vertalen naar een werkend product”, vertelt Croes. “We willen een nieuw type radarbedrijf blijven: technologisch toonaangevend, maar bovenal flexibel genoeg om elke volgende zet in het kat-en-muisspel voor te blijven.”