Experimentalsysteme

Das Weltraumbeobachtungsradar TIRA ist ein europaweit einzigartiges Großsystem zur hochpräzisen Erfassung und Analyse von Objekten im erdnahen Weltraum. Als leistungsfähiges Experimentalsystem kombiniert es ein Verfolgungsradar im L‑Band mit einem hochauflösenden Abbildungsradar im Ku‑Band und ermöglicht damit sowohl exakte Bahnvermessungen als auch detailreiche Radarabbildungen von Satelliten und Weltraumschrott. Mit seiner 34 Meter großen, hochdynamischen Antenne lassen sich selbst schnell bewegte Objekte zuverlässig detektieren und charakterisieren. TIRA liefert essenzielle Parameter wie Bahnverlauf, Größe, Form und Materialeigenschaften und unterstützt internationale Raumfahrtorganisationen bei der Missionssicherheit – etwa zur Kollisionsvermeidung oder Analyse außer Kontrolle geratener Satelliten. Damit ist TIRA ein zentrales Werkzeug für Space Situational Awareness und die Entwicklung moderner Radartechnologien im Weltraumkontext.

Projektbeispiel aus der Anwendung

• Die Großradaranlage TIRA

Das Weltraumüberwachungsradar GESTRA ermöglicht die systematische Beobachtung großer Raumausschnitte im erdnahen Orbit und liefert präzise Bahndaten für das Weltraumlagezentrum von DLR und Bundeswehr. Das teilmobile System detektiert und verfolgt Satelliten, Trümmerteile und Kleinstobjekte und trägt damit wesentlich zur Bewertung potenzieller Kollisionsrisiken bei. In einer Funktionsdemonstration 2023 wurden durchschnittlich über 200 Objekte pro Stunde erfasst, darunter auch kleine Satelliten in mehreren hundert Kilometern Höhe. Nach erfolgreicher Kalibration ist GESTRA seit 2024 Teil des europäischen Space Surveillance and Tracking Programms und liefert bis zu 13.000 Tracks pro Tag. Die Phased‑Array‑Technik mit 256 Einzelelementen ermöglicht eine hochflexible Strahlausrichtung in Echtzeit, unterstützt durch mechanisch ausrichtbare Antennen. Mit den Projekten GESTRA‑EUSST, GESTRA‑Vernetzung und GESTRA‑TX2 wird das System derzeit weiter ausgebaut, um Auflösung und Leistungsfähigkeit künftig deutlich zu steigern.

Projektbeispiel aus der Anwendung

• GESTRA: Den erdnahen Orbit systematisch im Blick

Realitätsnahe Tests im Luftraum erfordern flexible und präzise Versuchsbedingungen. Die Drohnenplattform des Fraunhofer FHR stellt hierfür eine vielseitige Umgebung bereit, in der Drohnen sowohl als Sensorträger als auch als definierte Ziele mit unterschiedlichen Radarsignaturen eingesetzt werden können. Dadurch entstehen realistische Szenarien für die Evaluierung, Validierung und Optimierung moderner Sensor- und Systemlösungen. Die integrierte Sensorik aus Radar, Lidar, Kamera und Ultraschall unterstützt die Entwicklung komplexer Systeme und innovativer Anwendungen. Eine hochgenaue Positionsbestimmung über das Global Positioning System mit Real-Time-Kinematic-Korrektur (GPS mit RTK) ermöglicht die exakte Nachverfolgung von Flugbahnen sowie eine zuverlässige Auswertung der Messdaten. So entsteht eine belastbare Grundlage für Anwendungen wie Drohnendetektion und automatisierte Flug- und Landeverfahren.

Projektbeispiel aus der Anwendung

• UAV Rescue: UAV-getragene Sensorik zur KI-basierten Unterstützung von Rettungsmissionen

Phoenix-94 ist ein drohnengetragenes SAR-System im 94‑GHz-Frequenzbereich und verbindet hohe Auflösung mit maximaler Flexibilität im Einsatz. Mit einer Bandbreite von 3 GHz erreicht das System eine Entfernungsauflösung von etwa 5 Zentimetern und liefert detailreiche Radaraufnahmen aus unterschiedlichsten Perspektiven. Durch die Integration auf unbemannten Plattformen eignet sich Phoenix-94 besonders für mobile, schnell skalierbare Aufklärungsmissionen. Das System wurde erfolgreich in internationalen Messkampagnen, etwa im Rahmen der NATO-Initiative SET-317, erprobt und war Teil der Technologiedemonstration SCOUT25 in der Schweiz. Phoenix-94 steht damit exemplarisch für moderne, agile Radartechnologie im luftgestützten Einsatz.

Projektbeispiel aus der Anwendung

• NATO Messkampagne im schweizerischen Walenstadt (SET-317)

Als eigenständiges Millimeterwellen‑Bildgebungssystem ermöglicht SAMMI 3.1 die präzise Untersuchung unterschiedlichster Materialien – ganz ohne Berührung und ohne ionisierende Strahlung. Das System durchdringt elektrisch nicht leitende Stoffe wie Kunststoff, Holz oder Glas und erzeugt in Echtzeit hochauflösende 3D‑SAR‑Bilder mit Amplituden‑ und Phaseninformationen. Dadurch lassen sich innere Strukturen sichtbar machen, ohne das Objekt zu beschädigen. Dank seines reflektiven Messprinzips ist SAMMI 3.1 zudem inlinefähig und kann direkt in industrielle Prozesse integriert werden. Typische Einsatzfelder reichen von der zerstörungsfreien Prüfung über Materialanalysen und Qualitätskontrollen bis hin zum Einsatz als Briefscanner in Poststellen.

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• SAMMI® – Millimeterwellen-Scanner zur zerstörungsfreien Prüfung

LIRIS (Linear Radar Imaging System) ist ein hochauflösendes Radarscannersystem im D‑Band (120–170 GHz) zur berührungslosen und zerstörungsfreien Prüfung von Materialien. Es ermöglicht detaillierte bildgebende Analysen insbesondere bei elektrisch nichtleitenden Werkstoffen wie Kunststoffen, Keramiken oder Verbundmaterialien. Selbst kleinste Verunreinigungen, Lufteinschlüsse oder Delaminationen im Inneren lassen sich zuverlässig detektieren – auch dort, wo optische Verfahren an ihre Grenzen stoßen. Durch seine Inlinefähigkeit eignet sich LIRIS ideal für die industrielle Qualitätskontrolle und Sortierprozesse, etwa bei der Detektion schwer erkennbarer schwarzer Kunststoffe. Damit bietet das System eine leistungsfähige Lösung für moderne Produktionsumgebungen und anspruchsvolle Prüfaufgaben in Industrie und Forschung.

Projektbeispiel aus der Anwendung

• Waste4Future – Sortierung schwarzer Kunststoffe für die Kreislaufwirtschaft

Unser modular aufgebaute 3D‑Scanner ist ein flexibel konfigurierbares Radarbildgebungssystem, das mithilfe präziser Linearachsen und eines rotierenden Drehtellers vollständige 3D‑Vermessungen mittels synthetischer Apertur (SAR) ermöglicht. Sein vielseitiger Frequenzbereich von 1 GHz bis 240 GHz liefert, abhängig von Material und Konfiguration, entweder hochaufgelöste Oberflächenprofile oder Einblicke in innere Strukturen. Das System hat sich in zahlreichen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen bewährt und liefert robuste Daten für Prozess‑, Material‑ und Qualitätsanalysen. Dank modularer Architektur lässt es sich exakt an spezifische Anforderungen anpassen und unterstützt ein breites Spektrum an Einsatzfeldern, von zerstörungsfreier Werkstoffprüfung über Materialforschung, Automobilindustrie, Medizintechnik und Qualitätssicherung bis hin zu Lebensmittel- und Agrartechnik sowie Sicherheitsinspektionen.

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• AFARA - KI-gestützte Radartechnologie für die Qualitätssicherung von Faserverbundwerkstoffen

Unsere reflektorbasierten Empfangssysteme ermöglichen einen hochsensitiven und gerichteten Empfang von Signalen im L‑ und X‑Band. Ausgestattet mit Parabolreflektoren (inklusiv Multifeed im L‑Band) und hochgenauen Positionierern erfassen sie Signale von Fluggeräten und Satelliten mit hoher räumlicher Genauigkeit. Die integrierten Präzisionsuhren erlauben eine exakte Zeitsynchronisation der Daten, während die stark gebündelte Antennenkeule ein zuverlässiges Tracking bekannter Flugbahnen ermöglicht. Die Systeme liefern präzise Referenzdaten für Messkampagnen und Experimentaufbauten, unterstützen die Validierung phasengesteuerter Radarsysteme und eignen sich aufgrund ihrer hohen Richtwirkung besonders für Anwendungen in der bodengebundenen Luftraum‑ und Orbitüberwachung.

Projektbeispiel aus der Anwendung

• Präzisere Positionsbestimmung von Objekten: Gestra EUSST/Gestra Vernetzung EUSST

Das drohnengetragene SAR-System Phoenix-35 arbeitet im 35‑GHz-Bereich und bietet mit einer Bandbreite von 1,5 GHz eine Entfernungsauflösung von rund 10 Zentimetern. Es kombiniert kompakte Bauweise, einfache Integration in UAV-Plattformen und zuverlässige Bildgebung auch unter schwierigen Einsatzbedingungen. Phoenix-35 eignet sich besonders für flexible Überwachungs- und Aufklärungsaufgaben, bei denen Mobilität und schnelle Verfügbarkeit entscheidend sind. Das von Armasuisse finanzierte System wird unter anderem in deutsch-schweizerischen Kooperationen eingesetzt und unterstützt die Entwicklung neuer Anwendungen im Bereich luftgestützter Radarsensorik. Mit seinem ausgewogenen Verhältnis aus Leistung und Flexibilität ist Flexibilität ist Phoenix-35 ein vielseitiges Werkzeug für moderne Fernerkundung.

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• Deutsch-Schweizer Kooperation: Miniaturisiertes Radarsystem mit Livestream vom Flugzeug zum Boden

Das luftgetragene Radarsystem MIRANDA-35 ist ein leistungsfähiges SAR-System (Synthetic Aperture Radar) im 35‑GHz-Frequenzbereich. Es ermöglicht hochpräzise Abbildungen mit einer Entfernungsauflösung von bis zu 10 Zentimetern. Dank einer Bandbreite von 1,5 GHz liefert es detaillierte Radarbilddaten unabhängig von Wetter- und Lichtverhältnissen. Damit eignet sich MIRANDA-35 insbesondere für anspruchsvolle Aufklärungs- und Überwachungsaufgaben aus der Luft. Das von Armasuisse finanzierte System ist Teil internationaler Forschungskooperationen, darunter eine enge Zusammenarbeit mit Armasuisse und der Universität Zürich. Durch seine hohe Zuverlässigkeit und flexible Einsetzbarkeit trägt MIRANDA-35 maßgeblich zur Weiterentwicklung moderner luftgestützter Sensorsysteme bei.

Projektbeispiel aus der Anwendung

• Deutsch-Schweizer Kooperation: Miniaturisiertes Radarsystem mit Livestream vom Flugzeug zum Boden

MIRANDA-94 ist ein hochmodernes SAR-System im 94‑GHz-Bereich, das mit einer Bandbreite von 4 GHz eine außergewöhnliche Entfernungsauflösung von bis zu 4 Zentimetern erreicht. Ein integriertes Gimbal-System stabilisiert das Radar und kompensiert Flugbewegungen, wodurch selbst bei anspruchsvollen Flugmanövern wie Kreisflügen (Circular-SAR) präzise Bilddaten erzeugt werden. Das System eignet sich hervorragend für hochauflösende Aufklärungs- und Überwachungsaufgaben und eröffnet neue Möglichkeiten in der luftgestützten Fernerkundung. MIRANDA-94 wird unter anderem im Rahmen von Zukunftsprojekten wie FCAS eingesetzt und unterstützt die Entwicklung innovativer Sensorlösungen für komplexe Einsatzszenarien.