Magnetische Störungen: warum sich der Kompass einer Drohne neben Stahl verirrt

Die meisten Drohnen messen mit einem Magnetometer (Kompass) das Erdmagnetfeld und bestimmen daraus, wohin das Fluggerät zeigt (Heading). Stahlbauteile und Bewehrung verzerren das Erdfeld, und magnetisierter Stahl oder stromführende Anlagen erzeugen eigene Felder. Der Kompass meldet dann ein falsches Heading. Wenn GNSS-Position und Heading nicht zusammenpassen, korrigiert das Fluggerät in die falsche Richtung und kann in Spiralen abdriften (der „Toilet-Bowl“-Effekt). Liegen unter dem Startplatz Stahlplatten oder Bewehrung, kann das Heading schon falsch sein, bevor das Fluggerät überhaupt abhebt.

Der Ansatz ist entweder, den Kompass zu schützen, oder, das Heading ohne ihn zu finden. Schutz heißt, den Sensor fern von Motoren und Kabeln zu montieren und abseits von Stahl zu kalibrieren. Unabhängigkeit heißt Zwei-Antennen-GNSS, das das Heading aus der Positionsdifferenz zweier Antennen ableitet, oder visuelle bzw. LiDAR-gestützte Heading-Schätzung, die die Umgebung betrachtet. Manche Fluggeräte schalten automatisch in einen kompassfreien Modus, wenn sie Störungen erkennen.

Magnetische Störungen sind an Stahlbauwerken nahezu garantiert: Brücken (besonders Stahlbrücken), Hochspannungsmasten, Funkmasten, Behälter und Kolonnen in Prozessanlagen, Rohrbrücken der Anlagenrohrleitungen, Lagertanks sowie Rümpfe und Decks von Schiffen und Offshore-Bauwerken. Sie treten auch beim Start von Stahlbetondächern oder mit Stahlplatten belegten Baustellen auf.

• Den Startplatz wählen: Meiden Sie bewehrte Platten, Stahlplatten, Schachtdeckel und Fahrzeuge. Verwenden Sie bei Bedarf eine nichtmagnetische (z. B. Kunststoff-)Landeplattform, die vom Boden abgehoben ist.
• Kurs vor dem Start prüfen: Vergewissern Sie sich, dass die Ausrichtung des Fluggeräts auf der Karte der App mit der tatsächlichen Nasenrichtung übereinstimmt.
• Fluggeräte mit nichtmagnetischer Kursbestimmung bevorzugen: Für wiederholte Arbeiten nahe Stahl wählen Sie Fluggeräte mit Zwei-Antennen-GNSS oder Kursschätzung per Kamera/LiDAR.
• Bei einer Warnung zuerst Abstand gewinnen: Vergrößern Sie den Abstand zum Bauwerk und prüfen Sie, ob sich der Kurs erholt. Falls nicht, bringen Sie das Fluggerät im Attitude-Modus in Sicherheit.
• Rückkehr im Attitude-Modus üben: Halten Sie die Fähigkeit aufrecht, das Positionshalten abzuschalten und von Hand zurückzufliegen, wenn ein Kursfehler das Fluggerät fehlsteuert.
• Festhalten, wo es passiert ist: Wer aufzeichnet, wo eine Störung auftrat, kann beim nächsten Mal ändern, wie dieser Abschnitt geflogen wird.

Nur wenige Länder haben Regeln, die auf magnetische Störungen selbst zielen. Doch ob in Japan mit Genehmigung oder Zulassung oder in den USA nach Part 107: das Fluggerät in einem sicher flugfähigen Zustand zu halten, ist Verantwortung des Betreibers. Wer mit bekanntem Heading-Fehler weiterfliegt und einen Unfall verursacht, haftet. Die Herstellerhinweise zu Kalibrierort und Startweise zu befolgen, ist die praktische Grundlage der Sicherheit.

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• Im Stahl und ohne Satelliten: In Tanks oder unter stählernen Brückendecks, wo das Feld verzerrt ist und GNSS nicht verfügbar ist, bleiben nur Kamera und LiDAR. Kommen Dunkelheit oder Staub hinzu, ist es nach wie vor schwierig.
• Störungen sind nicht vorab bekannt: Am selben Bauwerk verändern die Magnetisierung von Bauteilen und der Betriebszustand von Anlagen die Wirkung. Eine Kartierung vor dem Flug ist noch keine gängige Praxis.
• Unterschiede zwischen Fluggeräten: Ob eine nichtmagnetische Kursbestimmung vorhanden ist und wie das Fluggerät bei erkannter Störung reagiert, ist je nach Modell verschieden. Die Verfahren vor Ort müssen noch für jedes Fluggerät neu geschrieben werden.

Inspektionsfluggeräte behandeln den Kompass nur noch als einen von mehreren Heading-Hinweisen, gewichten ihn bei erkannter Störung automatisch herunter und halten das Heading mit Kameras, LiDAR und GNSS. Die 3D-Karte jedes Bauwerks enthält die bei früheren Besuchen erfassten „Störzonen“, sodass die Route von Anfang an um sie herum geplant wird. Fluggeräte, die unter Stahlbrücken Spiralen drehen, sind eine Geschichte von früher. Das ist der Ausblick der Redaktion.