Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRDas Radar ist eines der wichtigsten Sensoren zur Aufklärung und Detektion auf Schiffen der Marine. Die Ausbreitung der Radarwellen wird unter bestimmten Wetterbedingungen jedoch stark beeinflusst, insbesondere über der Wasseroberfläche. Änderungen von Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit verändern den Brechungsindex der Atmosphäre. Dadurch kann die Radarausbreitung von der klassischen Vorstellung einer geradlinigen Ausbreitung abweichen. Das Fraunhofer FHR hat ein Simulationswerkzeug entwickelt, das diese Aspekte systematisch mitberücksichtigt.
Durch die anomale Ausbreitung über dem Meer kann es zu erheblichen Abweichungen von der erwarteten Radarabdeckung kommen. Einerseits können Radarwellen aus Regionen herausgebrochen werden, die unter Standardbedingungen zuverlässig erfasst würden. Die daraus resultierenden Erfassungslücken werden als sogenannte Radarlöcher (Radar Holes) bezeichnet und stellen eine operationell relevante Einschränkung der Sensorleistung dar.
Andererseits ermöglicht die anomale Ausbreitung die Detektion von Zielen in Bereichen, die sich geometrisch unterhalb des Radarhorizonts befinden – etwa hinter der Erdkrümmung. Darüber hinaus können durch Interferenz zwischen direkt und indirekt propagierenden Wellenanteilen tote Zonen entstehen, in denen sich Bedrohungen im operativen Umfeld unerkannt bewegen können.
Simulationswerkzeug berechnet zuverlässig Wechselwirkungen
Das am Fraunhofer FHR entwickelte Simulationswerkzeug RT-REPS (Ray Tracing – Refractive Effect Prediction System) macht diese hochdynamischen Effekte für Anwender nachvollziehbar und operationell planbar. Der Solver basiert auf einem neuartigen Raytracing-Verfahren mit gekrümmten Strahlen, das die Brechung der Radarwellen entlang ihres tatsächlichen Ausbreitungspfades physikalisch modelliert.
Im Gegensatz zu bestehenden Lösungen operiert RT-REPS vollständig im dreidimensionalen Raum und ermöglicht die Einbeziehung ortsabhängig variierender Brechungsindexprofile. Damit bildet der Solver auch lateral inhomogene Atmosphärenbedingungen ab, wie sie über See häufig auftreten. Aus verfügbaren Atmosphärendaten berechnet RT-REPS nahezu in Echtzeit die resultierende Radarabdeckung und weist dabei durch Invasionsschichten hervorgerufene Ausbreitungs- Kanalisierungen (Ducts), sowie Radarlöcher systematisch aus.
Unterstützung zentraler operativer Fragestellungen für taktische Maßnahmen
Damit adressiert das System zentrale operative Fragestellungen: Wo ist eine Einheit aktuell für welche Radarsensoren sichtbar oder schwer detektierbar? Wo drohen Reichweiteneinbrüche, Fehldetektionen oder systematische Entfernungsfehler? Und welche Kurs- oder Positionsänderungen reduzieren die wahrgenommene Radarsignatur am effektivsten? Durch kurze Aktualisierungsraten lassen sich taktische Maßnahmen kontinuierlich an die reale Atmosphärenlage anpassen – anstatt auf statische Standardannahmen zu vertrauen.
Über den operativen Einsatz hinaus bietet RT-REPS einen erheblichen Mehrwert in der Ausbildung: In Schulungsumgebungen können die komplexen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Radarausbreitung anschaulich vermittelt und das Verständnis für anomale Ausbreitungseffekte gezielt geschärft werden.