Unbemannte Flugsysteme für mehr Sicherheit an Lausitzer Seen

Wenn ein Schwimmer in einem der weitläufigen Lausitzer Seen in Not gerät, zählt jede Minute. Oft fehlt aber der rettende Blick vom Ufer. Ein Forschungsteam der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) hat nun ein mathematisches Verfahren entwickelt, das autonome Drohnen so platzieren und steuern soll, dass sie Ertrinkende schneller finden als jede menschliche Rettungskette. Die Studie ist soeben in der Fachzeitschrift “Optimization and Engineering” in Springer Nature erschienen.

Das Problem: große Seen, wenig Personal

Ertrinken zählt weltweit zu den häufigsten Todesursachen durch unbeabsichtigte Verletzungen. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sterben jährlich rund 236.000 Menschen dadurch. Die Dunkelziffer dürfte deutlich höher liegen. Auch in Deutschland ist die Zahl der Ertrinkungsopfer zuletzt gestiegen: Die Deutsche Lebens-Rettungs-Gesellschaft (DLRG) registrierte 2025 in Deutschland 393 Todesfälle, 85 Prozent davon in Binnengewässern wie Seen, Flüssen und Kanälen – oft an Stellen, die aus Personalmangel gar nicht oder nur zeitweise von Rettungsschwimmern überwacht werden. Ertrinken verläuft zudem meist lautlos: Betroffene können selten auf sich aufmerksam machen, was Vorfälle an unbewachten Gewässern besonders gefährlich macht.

Die Idee: Hangars am Ufer, Lebensrettung aus der Luft

Im Rahmen des Forschungsprojekts „RescueFly“ entstand die Idee eines „Drone-in-a-Box“-Systems: An geeigneten Stellen am Ufer werden wetterfeste Hangars errichtet, in denen mehrere Typen unbemannter Flugsysteme bereitstehen. Geht bei der Leitstelle ein Notruf ein, starten die Drohnen automatisch, steuern das Einsatzgebiet an, erkennen den in Not geratenen Schwimmer per Kamera und Bildverarbeitung und werfen ein sich selbst aufblasendes Rettungsmittel ab – zusätzlich zum Einsatz klassischer Rettungskräfte, nicht als deren Ersatz.

Die Lösung: Mathematik 

Damit dieses System im Ernstfall funktioniert, mussten die Forschenden zwei mathematische Kernprobleme lösen:

1. Wo sollen die Hangars für die unbemannten Flugsysteme stehen?

Ein Optimierungsmodell berechnet, an welchen Uferpunkten Hangars errichtet werden müssen, um mit möglichst wenigen Standorten ein möglichst großes und stark frequentiertes Seengebiet abzudecken – unter Berücksichtigung von Akkulaufzeit, Anflugzeit und Kapazitätsgrenzen der Hangars.

1. Wie fliegen die Drohnen den Einsatz?

Ein zweites Modell plant die Flugbahnen des Schwarms unbemannter Flugsysteme im Voraus – inklusive Windeinfluss, Sperrzonen, Kollisionsvermeidung und Beschleunigungsverhalten der Fluggeräte – damit mehrere Einheiten koordiniert und ohne Umwege das Suchgebiet abfliegen können.

Der Praxistest an Seen der Lausitz

Das Team um Sascha Emanuel Zell, Dr. rer. nat. Toni Schneidereit, Prof. Dr. rer. nat. Armin Fügenschuh und Prof. Dr. rer. nat. Michael Breuß hat seine Modelle nicht nur theoretisch entwickelt, sondern direkt auf ein reales Gebiet angewendet: die Lausitzer Seenlandschaft rund um Partwitz, Geierswalde, Sedlitz und Senftenberg – ehemalige Tagebaue, die heute als Badeseen genutzt werden. Dafür flossen unter anderem historische Einsatzdaten der Regionalleitstellen Lausitz und Ostsachsen, amtlichen Rutschungsgefahrenzonen der Lausitzer und Mitteldeutschen Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH (LMBV) sowie offizielle Sperrzonen für unbemannte Flugsysteme der Digitalen Plattform Unbemannte Luftfahrt (dipul) in die Berechnungen ein. Aus rund 940 möglichen Standorten filterte das Modell die sinnvollen Hangar-Positionen heraus. Erprobt wurden auch reale Prototypen: eine Wasserrettungsdrohne der Firma MINTMASTERS mit Rettungsboje "Restube" sowie das Hangar-System "dRack" der DELTA-Fluid Industrietechnik GmbH, dessen Sensor- und Steuerungstechnik an der TU Chemnitz entwickelt wurde.

Ausblick

Die Arbeit ist als erster Teil einer zweiteiligen Publikationsreihe angelegt. Im zweiten Teil wollen die Forschenden mittels ereignisdiskreter Simulation vergleichen, wie stark verschiedene Konfigurationen der Drohnen die Reaktionszeiten bei echten Rettungseinsätzen verkürzen können, und zusätzlich ein KI-Verfahren (YOLO) zur Live-Erkennung in Not geratener Schwimmer aus der Vogelperspektive vorstellen. Regulatorische Fragen, etwa zur Genehmigung des Betriebs unbemannter Flugsysteme im Ernstfall, sowie Kosten und Wartungsaufwand werden bewusst nicht behandelt und bleiben Aufgabe künftiger Forschung.

Zur Publikation: Zell, S. E., Schneidereit, T., Fügenschuh, A., Breuß, M. (2026): *Autonomous Unmanned Aircraft Systems for Enhanced Search and Rescue of Drowning Swimmers: Location-Allocation Optimization and Flight Trajectory Planning.* Optimization and Engineering. Open Access.

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