Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRErste hochaufgelöste Abbildungen lieferte ein drohnengetragenes Radar mit synthetischer Apertur (SAR) mit Echtzeit-Bildgebung - entwickelt für Aufklärung und Überwachung. Bei Katastrophen müssen Rettungskräfte sich schnell einen Überblick verschaffen. Ähnliche Anforderungen haben Grenzschutz oder Militär. Drohnen eignen sich dafür gut. Mit optischen Kameras sind sie jedoch vom Wetter abhängig. Nebel, Regen, Rauch oder Dunkelheit schränken die Nutzung stark ein. Radar dagegen durchdringt diese Hindernisse. Leistungsstarke Systeme mit hoher Auflösung waren bisher allerdings zu groß und zu schwer für Drohnen und erfordern größere Träger wie Ultraleichtflugzeuge.
94-Gigahertz-Radar, fünf Kilogramm leicht
Forschende des Fraunhofer FHR haben solche hochfrequenten SAR-Radargeräte nun miniaturisiert: Weniger als fünf Kilogramm inklusive Antennen bringt das überarbeitete 94-Gigahertz-Radar Phoenix-94 auf die Waage, leicht genug also für eine Multicopter Drohne. Anpassen musste das Forscherteam dazu nicht nur die Hardware, sondern auch die dahinter liegenden Algorithmen, die für Echtzeit-Prozessierung ausgelegt sind. Das ist insbesondere mit Blick auf die Flugbewegungen einer Drohne wichtig, die sich typischerweise von denen eines Flugzeugs deutlich unterscheiden: Die Drohne fliegt enge, schnelle Kurven und Kreise und wird deutlich stärker vom Wind beeinflusst – es wackelt und vibriert also stärker.
Soll das miniaturisierte Radar brauchbare Abbildungen erzeugen, muss die Flugbahn auf den Millimeter genau bekannt sein. Entsprechende hochgenaue Messsensorik zur Lagebestimmung ist jedoch schwer und mit über 100.000 Euro auch extrem teuer. Die Forschenden erprobten daher kostengünstigere MEMS Sensorik, kurz für Micro-Electro-Mechanical-System, die bereits unter 20.000 Euro erhältlich ist. Wie verändert sich die Bildgebung? Welche Komponenten stellen trotz hoher und breitbandiger Sendefrequenz genügend Ausgangsleistung zur Verfügung? Die Frage der Sendeleistung ließ sich insbesondere durch Komponenten des Fraunhofer IAF in Freiburg lösen.
Fahrzeugspuren im Gras visualisierbar – in Echtzeit
Selbst in Flughöhen von 30 bis 70 Metern kann das System mit einer Auflösung von bis zur 2,5 cm nicht nur parkende Fahrzeuge, Gebäude und Personen detektieren, und sogar Fahrzeugspuren im Gras visualisieren. Darüber hinaus prozessiert ein leistungsfähiger Kompaktrechner die gemessenen SAR-Daten in Echtzeit an Bord der Drohne. Über einen Datenlink werden die SAR-Bilder dann zu einer Bodenstation übertragen und können dort sofort ausgewertet werden.
Das ist ein Game-Changer für Bildauswerter, die früher nicht selten Stunden oder Tage auf die prozessierten Daten warten mussten. Diese Fähigkeit hat unter anderem bei eine NATO-Messkampagne im Schweizerischen Walenstadt (2024) und bei einer Technologiedemonstration in Thun (2025) für besondere Aufmerksamkeit gesorgt.