Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRNATO-Messkampagne in der Schweiz
Was ein Radarsensor abbilden kann und was ihm entgeht, hängt ein Stück weit von der Frequenz der Strahlung ab, die er aussendet. Mehrere Radarsensoren unterschiedlicher Wellenlänge könnten daher, so die Hoffnung, einen Mehrwert liefern. Eine NATO-Kampagne auf einem militärischen Testgelände in der Schweiz soll Aufschluss geben.
18. bis 23. August 2024, Äuli-Village in Walenstadt, Schweiz: Bei einer Messkampagne im Rahmen der NATO Gruppe SET-317 kreisen verschiedene Drohnen über dem militärischen Testgelände, huckepack Radarsensoren des Fraunhofer FHR, der französischen Onera und der Universität Zürich. Diese detektieren Fahrzeuge, Bäume, Häuser – es wurden sogar Sprengungen vorgenommen, um den Zustand vor und nach der Zerstörung via Radar zu erfassen. Die Besonderheit liegt nicht nur darin, dass die Radargeräte ihrer Arbeit von Multicoptern aus nachgehen, sondern vor allem in den unterschiedlichen Frequenzen, mit denen sie auf die gleichen Szenarien schauen. „In der NATO-Messkampagne wollen wir untersuchen, wie viel Mehrinformationen sich auf diese Weise gewinnen lassen“, erläutert Dr. Michael Caris, Gruppenleiter am Fraunhofer FHR.
Radarsensor mit 94 Gigahertz
Die höchste Frequenz, 94 Gigahertz, hat der SAR-Sensor Phoenix-94 des Fraunhofer FHR. Zwar konnte er ein Fahrzeug, das unter einer Tarngarage geparkt war, wie erwartet nicht erkennen – bis es die Tarngarage verließ – doch bietet die hohe Frequenz Vorteile, wenn es um die Auflösung kleiner Strukturen geht. Ein gutes Beispiel ist Asphalt: Bei niedrigeren Frequenzen erscheint dieser auf der Radar-Abbildung als schwarze Fläche, bei hohen Frequenzen dagegen als raue, graue Fläche. Nun ist der Asphalt an sich nicht sonderlich interessant. Warum dies dennoch wichtig ist? „Im bildgebenden Radar geben die Radar-Schatten, die etwa Fahrzeuge werfen, häufig wertvolle Hinweise, da sie den Umriss des Fahrzeugs abbilden. Auf einer schwarzen Fläche ist dieser Schatten jedoch nicht zu erkennen. Anders auf der grauen Fläche, als die der Asphalt bei 94 Gigahertz erscheint: Hier hebt sich der Schatten sehr gut von der Straßenumgebung ab“, erläutert Caris. So kann beispielsweise ein Panzer im Radarbild schwer auszumachen sein, sich im Schatten durch ein langes schmales Objekt, das nur ein Kanonenrohr sein kann, hingegen klar zu erkennen geben.
Klein, leicht und energiesparend
Bevor das Radarsystem auf einem Multikopter integriert werden konnte, mussten die Forschenden es hinsichtlich Größe, Gewicht und Leistungsaufnahme optimieren. Denn damit die Drohne es tragen kann, muss es nicht nur möglichst kompakt und leicht sein, sondern vor allem auch äußerst energiesparend arbeiten. Schließlich ist die Akkukapazität der Drohne begrenzt – je schwerer das Radarsystem ist und je mehr Energie es verbraucht, desto kürzer hält sich die Drohne in der Luft. Das Ergebnis der Forschungen: Der Multikopter kann mit dem Radarsystem beladen etwa 25 Minuten lang fliegen. Erreicht hat das Team dies unter anderem durch eine Fernsteuerung des Radars. Diese erlaubt es, wesentliche Funktionen erst bei Bedarf anzuschalten.