Building an accessible and affordable drone monitoring system based on Remote ID

Brunner, Sebastian; Müller, Fabia

doi:10.21256/zhaw-29937

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Publication type:	Bachelor thesis
Title:	Building an accessible and affordable drone monitoring system based on Remote ID
Authors:	Brunner, Sebastian Müller, Fabia
Advisors / Reviewers:	Rennhard, Marc Roma, Llorenç Tellenbach, Bernhard
DOI:	10.21256/zhaw-29937
Extent:	67
Issue Date:	2023
Series:	Bachelorarbeiten ZHAW School of Engineering
Publisher / Ed. Institution:	ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Publisher / Ed. Institution:	Winterthur
Language:	English
Subject (DDC):	629: Aeronautical, automotive engineering
Abstract:	With the number of drones constantly increasing, the EU and the US are imposing policies that mandate drones to broadcast their geographical position and pilot information known as Remote ID. The purpose of this is to facilitate law enforcement in identifying and monitoring drones to protect restricted areas and facilities, such as airports or prisons, and enforce compliance with regulations. As this information is broadcasted unencrypted, it is openly accessible to everyone to monitor. With these policies soon taking effect, systems to monitor drones are needed. In this Bachelor thesis, the transmission method via Wi-Fi as well as the capturing and parsing of the Remote ID is analysed, a solution is proposed, and a working monitoring system is implemented and evaluated. In a first step, an evaluation of an already existing monitoring system developed by DJI, AeroScope, is conducted and documented. Next, the current state of Remote ID including its transmission methods, different formats and content is analysed. Based on this, requirements for a better system, which is more accessible, lower-priced, and extensible, are defined. And finally, the architecture and implementation of a better system are discussed, demonstrated, and evaluated. The developed application is, at the time of writing, the only existing system capable of monitoring drones in real-time supporting various Remote ID formats and manufacturers. The code will be publicly available and is extensible, making it free to use and open for contribution and customisation. Intended to be installed on a Raspberry Pi and accessed via a tablet or laptop, the system is smaller in size, lower-priced, and more accessible than AeroScope while outperforming it in terms of performance and user-friendliness. However, the system is limited in its effective range and carries some minor issues. In addition, some drones currently only broadcast a Remote ID in certain configurations and locations, which in some cases makes them undetectable with the current solution. Nonetheless, as the standard becomes mandatory and drone operators must comply with it, the system may be used to monitor areas on a smaller scale with up to 150 drones and offers a great basis for future extensions. Die Anzahl Drohnen in der Luft haben in den vergangenen Jahren immer mehr zugenommen. Aus diesem Grund haben die EU und die USA jeweils ein neues Gesetz verabschiedet, welches Drohnen unter anderem dazu verpflichtet deren geografischen Standort und Informationen zum Piloten zu versenden. Diese Information wird Remote ID genannt. Ziel dieses Gesetzes und der Remote ID ist es, die Überwachung von Sicherheitsbereichen und Einrichtungen (z.B. Flughäfen oder Gefängnissen) zu erleichtern. Die Remote ID wird unverschlüsselt übermittelt und ist daher für alle zugänglich. Durch die baldige Einführung dieser Gesetze wird ein System benötigt, welches Drohnen anhand ihrer Remote ID überwachen kann. In dieser Bachelorarbeit wir die Übertragung via Wi-Fi, das Empfangen und das Extrahieren der Remote ID-Daten analysiert. Zusätzlich wird eine Lösung für ein funktionales Drohnen-Monitoring-System vorgeschlagen, entwickelt und getestet. In der Bachelorarbeit wurde als erstes ein bereits bestehendes, von DJI entwickeltes System namens AeroScope, analysiert und dokumentiert. Danach wurde der aktuelle Stand der Remote ID inkl. Übertragungsmethoden, verschiedene Formate und deren Inhalt analysiert. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden die Anforderungen für ein besseres System abgeleitet. Dieses System soll im Vergleich zu AeroScope zugänglicher, preislich attraktiver und erweiterbar sein. Zuletzt wurde noch die Architektur sowie die Implementation des besseren Systems diskutiert, vorgestellt und ausgewertet. Zum aktuellen Zeitpunkt gibt es kein vergleichbares System, welches Drohnen überwachen kann und verschiedene Remote ID-Formate und Drohnenhersteller unterstützt. Der Code wird zur freien Benutzung für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht, was zur Weiterentwicklung einlädt. Vorgesehen ist die Installation des Systems auf einem Raspberry Pi und kann dann via Tablet oder Laptop verwendet werden. Dadurch ist das System im Vergleich zu AeroScope klein, günstig und zugänglicher. Zusätzlich überwiegt es AeroScope auch hinsichtlich Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Das System ist jedoch in der Überwachungsreichweite eingeschränkt und enthält noch gewisse kleinere Unschönheiten. Hinzu kommt, dass die Remote ID bei Fehlkonfiguration oder an bestimmten Orten nicht versendet wird, was dazu führt, dass die Drohne vom System nicht erkannt werden kann. Da aber das Verwenden des Standards bald gesetzlich vorgeschrieben ist und Drohnenpiloten sich daran halten müssen, kann das System für die Überwachung von kleineren Umgebungen bis maximal 150 Drohnen verwendet werden und dient als exzellente Grundlage für zukünftige Erweiterungen.
URI:	https://digitalcollection.zhaw.ch/handle/11475/29937
License (according to publishing contract):	CC BY 4.0: Attribution 4.0 International
Departement:	School of Engineering
Appears in collections:	Bachelorarbeiten ZHAW School of Engineering

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Brunner, S., & Müller, F. (2023). Building an accessible and affordable drone monitoring system based on Remote ID [Bachelor’s thesis, ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften]. https://doi.org/10.21256/zhaw-29937

Brunner, S. and Müller, F. (2023) Building an accessible and affordable drone monitoring system based on Remote ID. Bachelor’s thesis. ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften. Available at: https://doi.org/10.21256/zhaw-29937.

S. Brunner and F. Müller, “Building an accessible and affordable drone monitoring system based on Remote ID,” Bachelor’s thesis, ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Winterthur, 2023. doi: 10.21256/zhaw-29937.

BRUNNER, Sebastian und Fabia MÜLLER, 2023. Building an accessible and affordable drone monitoring system based on Remote ID. Bachelor’s thesis. Winterthur: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Brunner, Sebastian, and Fabia Müller. 2023. “Building an Accessible and Affordable Drone Monitoring System Based on Remote ID.” Bachelor’s thesis, Winterthur: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften. https://doi.org/10.21256/zhaw-29937.

Brunner, Sebastian, and Fabia Müller. Building an Accessible and Affordable Drone Monitoring System Based on Remote ID. ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, 2023, https://doi.org/10.21256/zhaw-29937.