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Radar ist der wichtigste Sensor für autonomes Fahren. Ein hohes räumliches Auflösungsvermögen wird nach dem multiple-input/multiple-output (MIMO) Prinzip durch eine große Anzahl von Antennen erreicht, welche alle jeweils mit einzelnen Toren integrierter Radar-ICs verbunden werden müssen. Bei der Auslegung der komplexen hochfrequenztechnischen Verbindungsnetzwerke stoßen die bisher verwendeten Leiterplattentechnologien an ihre Grenzen.

Zukunftssichere Weltraumlageerfassung mit Radar: Das Fraunhofer FHR hat die Signalverarbeitungssysteme des Zielverfolgungsradars der Großradaranlage TIRA weiterentwickelt und damit die Möglichkeiten radarbasierter Weltraumbeobachtung deutlich erweitert. Für erste Experimente mit dem neuen Instrument wurde ein besonderes Untersuchungsobjekt gewählt: der Mond. Das Ergebnis ist eine hochauflösende Radarabbildung der gesamten, von der Erde sichtbaren, Mondoberfläche.

TIRA-Digital modernisiert die Signalverarbeitung des L-Band Zielverfolgungsradars des Weltraumbeobachtungsradars TIRA. Durch eine innovative, softwarebasierte Architektur werden Radarsignale direkt an der Antenne digitalisiert und in Echtzeit verarbeitet. Die gewonnenen Daten sichern Prognosen, Warnungen und Analysen für die nationale und europäische Weltrauminfrastruktur und stärken Deutschlands Souveränität im Bereich Weltraumaufklärung. Damit schafft TIRA Digital eine zukunftsfähige Grundlage für verlässliche Entscheidungen und den sicheren Betrieb orbitaler Systeme.

Das Fraunhofer FHR ist mit einer Vielzahl von Instrumenten und Einrichtungen ausgestattet, um zahlreiche Arten von Hochfrequenzmessungen durchführen zu können. Dazu gehören die Charakterisierung von Antennen und HF-Schaltungen, der monostatische Radarrückstreuquerschnitt (RCS) und Messungen elektromagnetischer Materialparameter. Zusätzlich zu den Standardverfahren können auch speziell zugeschnittene Messlösungen entwickelt werden. Hier leisten die hauseigenen feinmechanischen Werkstätten wertvolle Dienste.

Der Blickwinkelbereich von Gruppenantennen ist, physikalisch bedingt, eingeschränkt. Durch elektronisch abstimmbare Metamaterialien könnte er sich langfristig erweitern lassen.

Beim Einsatz luftgestützter Radarsysteme ist es ein zentrales Ziel, möglichst präzise Ergebnisse bei der Detektion und Klassifikation von Objekten am Boden zu gewinnen. Forschungen am Fraunhofer FHR haben gezeigt, dass sich mit multidimensionaler Radarbildgebung wertvolle zusätzliche Informationen über eine Szenerie gewinnen lassen. Das Institut bearbeitet dieses Thema im Auftrag der Bundeswehr und wirkt dazu aktiv in entsprechenden NATO-Forschungsgruppen mit.

Hyperschallwaffen sind inzwischen Bestandteil zahlreicher internationaler Waffensysteme und stellen auch für Europa eine wachsende sicherheitspolitische Herausforderung dar. Vor diesem Hintergrund befasst sich das Fraunhofer FHR mit der Weiterentwicklung radarbasierter Detektions und Abwehrverfahren und untersucht im Rahmen der Forschungsinitiative HypS²tar (Hypersonic Signature Studies for Radar) die Wechselwirkungen zwischen Radarwellen und plasma physikalischen Effekten im Hyperschallflug.

Radar, elektronische Kampfführung und Kommunikation sind drei wichtige Funktionen von modernen multifunktionalen Hochfrequenzsystemen (RF). Im EU-Projekt CROWN wurde ein Demonstrator entwickelt, der dies gleichzeitig auf einer Apertur vereint. Das Fraunhofer FHR entwickelte dafür ein neuartiges Ressourcenmanagement.

Hochaufgelöste Abbildungen trotz gleichzeitiger Bewegung von Sensorplattform und Zielszene sowie schnelle Änderungen der Blickrichtung – dieses Leistungsprofil soll ein neuartiges luftgestütztes Radarsystem ermöglichen. Ein Adler verfügt über ein außergewöhnlich hohes Auflösungsvermögen seines Sehorgans und kann selbst im Flug Bodenstrukturen präzise erfassen und interpretieren. Forschende am Fraunhofer FHR arbeiten daran, diese Fähigkeit technisch nachzubilden: Ein Radarsystem, das – an einem Flugzeug montiert –ein elektronisch steuerbares, hochagiles Blickfeld bietet.. Der Blickwinkel soll in kürzester Zeit auf interessante Szenarien umgelenkt werden können. Welche Szenarien das sind, soll künftig ein speziell entwickelter Auswerte- und Entscheidungsalgorithmus bestimmen.

Kognitive Radarsysteme reagieren auf ihre Umgebung und ändern ihre Parameter ändern in Echtzeit. Das Fraunhofer FHR arbeitet mit an der Entwicklung eines Demonstrators mit weltraumtauglicher Hardware, der diese Fähigkeiten darstellen soll. Das Institut liefert dafür ein vortrainiertes neuronales Netz sowie Entscheidungskriterien, um Störungen in einem Radarsignal vor der Aufnahme eines Synthetic Aperture Radar (SAR)-Bilds zu erkennen und zu vermeiden. Radarsatelliten mit SAR liefern Tag und Nacht hochaufgelöste Bilder der Erdoberfläche. Bisher werden die Rohdaten meist zur Erde übertragen und am Boden mit klassischen Algorithmen verarbeitet und ausgewertet.