Verteidigung

Passivradar auf mobilen Plattformen

Passivradar-Sensoren installiert auf einem Boot.
© Foto Fraunhofer FHR

Passivradar-Sensoren installiert auf einem Boot.

Zieldarstellung durch Schnellboote an der deutschen Ostseeküste.
© Foto Fraunhofer FHR

Zieldarstellung durch Schnellboote an der deutschen Ostseeküste.

Experimental-Passivradar des FHR mit linearer Gruppenantenne zur Küstenüberwachung.
© Foto Fraunhofer FHR

Experimental-Passivradar des FHR mit linearer Gruppenantenne zur Küstenüberwachung.

Passivradar spielt gerade im Bereich der verdeckten Aufklärung eine zunehmend stärkere Rolle. Am Fraunhofer FHR untersucht eine Forschergruppe, wie diese Technologie auf mobilen Plattformen angewendet werden kann.

Stationäre passive Radarsensoren und Radarnetze haben in verschiedenen Feldversuchen ihre Leistungsfähigkeit gegenüber Luft- und Bodenzielen nachgewiesen. Schlauchboote sowie Kleinflugzeuge konnten zuverlässig detektiert werden. Beim Passivradar emittiert das System keine eigenen Signale, sondern nutzt bereits vorhandene Signale wie die von DVB-T oder Mobilfunk. Damit kann eine Ortung des Radars nahezu ausgeschlossen werden. Ein wesentliches Interesse an passiver Ortung liegt also in der verdeckten Aufklärung begründet. Diese Anwendung soll künftig auch für mobile Plattformen zur Verfügung stehen.

Passivradar kann durch zunehmende Miniaturisierung verkleinert werden und wird somit auch für mobile Plattformen interessant. Der von den Sendernetzen genutzte Frequenzbereich (VHF/UHF) erweist sich als besonders günstig im Hinblick auf die Wellenausbreitungscharakteristik und das Rückstreuverhalten der zu erfassenden Objekte. So können unter bestimmten Voraussetzungen sogar Objekte entdeckt werden, zu denen vom Empfänger aus keine direkte Sichtverbindung (line-of-sight) besteht. Es wurden daher verstärkt Anstrengungen unternommen, die Operationsbedingungen für den erfolgreichen Betrieb von Passivradar-Sensoren, z. B. auf Schiffen in Küstennähe, zu erforschen.

Im Unterschied zum stationären Betrieb muss beim mobilen Einsatz die Eigenbewegung der Trägerplattform kompensiert werden. Denn durch die Eigenbewegung erzeugt die Plattform einen Doppler, der zur Signalverzerrung führt und damit die Performance des Systems beeinträchtigt. Um nun aus den »belauschten« Echos auf ein Ziel im Überwachungsgebiet des Radars schließen zu können, muss das vom Sender direkt empfangene Referenzsignal bewegungsunabhängig rekonstruiert werden. Das Fraunhofer FHR hat dieses Problem gelöst, indem der Bewegungsdoppler der Plattform durch die Analyse der Pilotträger des DVB-T-Direktsignals bestimmt wird, was die erforderliche Kompensation der Signalverzerrung ermöglicht.

Die DVB-T-Netze im Bereich der Bundesrepublik Deutschland werden als sogenannte Gleichwellennetze betrieben, das heißt alle Sender des Netzes strahlen zur selben Zeit kohärent dasselbe Signal ab. Darum sind besondere Anstrengungen erforderlich, denn ein einzelnes Ziel kann aufgrund der Beleuchtung durch die unterschiedlichen Sender mehrere Echos zum Passivradar reflektieren. Um das Zielecho eindeutig einem Sender zuordnen zu können, ist eine genaue Zielrichtungsortung und Zielverfolgung erforderlich. Die Lösung dieses Mehrdeutigkeitsproblems ist Voraussetzung, um es dem Passivradar zu ermöglichen anschließend Entfernung und Geschwindigkeit des Ziels zu bestimmen.

Geeignete phasengesteuerte Gruppenantennen sind in der Lage die Blickrichtung des Passivradars durch Keulenschwenkung zu steuern, wodurch die Messung der Zielrichtung ermöglicht wird. Durch digitales Beamforming kann die Strahlungscharakteristik und damit die Ausformung der Keulen einer solchen Gruppenantenne digital verändert werden. Jedes Antennenelement verfügt hierfür über einen eigenen digitalen Empfänger, wodurch die erforderlichen Phasenverschiebungen und die Amplitudenskalierung softwarebasiert erfolgen können. Ein weiterer Vorteil von Gruppenantennen mit digitalem Beamforming ist ihre große Flexibilität, da schnelle Änderungen des Empfangsdiagramms mittels Software möglich sind. Bei der digitalen Signalverarbeitung der Daten kann die Strahlungscharakteristik daher auch gleichzeitig für mehrere unabhängige Hauptkeulen berechnet werden, um die Abdeckung in verschiedene Richtungen gleichzeitig zu realisieren.