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Wissenschaftler entwickeln Radarsensoren für autonome Drohnen

| Redakteur: Katharina Juschkat

Damit Drohnen auch autonom fliegen können, ohne mit Hindernissen zu kollidieren, hat das Fraunhofer FHR Radarsensoren entwickelt, die auch nachträglich auf Drohnen moniert werden können. Kollisionsvermeidung ist nur eine von vielen Fähigkeiten der Sensoren.

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Egal ob Nacht, Regen oder Nebel, die Radarsensoren funktionieren auch bei widrigen Bedingungen.
Egal ob Nacht, Regen oder Nebel, die Radarsensoren funktionieren auch bei widrigen Bedingungen.
( Bild: Fraunhofer FHR )

Immer öfter sieht man die kleinen Flugobjekte am Himmel – sie inspizieren Anlagen, machen Bilder oder liefern uns sogar Pakete und fliegen dabei häufig autonom – Drohnen. Damit sie im Flug nicht mit Hindernissen kollidieren, hat das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR jetzt zwei Radarsensoren entwickelt, die der Drohne beim autonomen Flug navigieren helfen.

Per USB und Raspberry Pie an Drohne anschließen

Dabei handelt es sich um ein monostatisches Radar bei 80 GHz für einfache Anwendungen bei kurzen Distanzen (bis 80 m) sowie ein bistatisches Radar bei 94 GHz für erheblich größere Entfernungen. Die Betriebsspannung beträgt bei beiden Sensoren 5 V, welche entweder aus dem Akkupack der Drohne oder aus einer Powerbank zur Verfügung gestellt werden können. Mithilfe von USB-Schnittstellen kann das System in bereits vorhandene Drohnen integriert werden. Ein Micro-PC, z.B. ein Raspberry Pi, steuert das Radar.

Der Vorteil von Radarsensorik ist, dass sie auch bei stark eingeschränkter Sicht zuverlässig funktioniert, beispielsweise bei Nebel oder staubiger Luft. Radar kann Abstände hochpräzise vermessen, somit eignen sich die Sensoren auch als Höhenmesser, wenn andere Informationsquellen wie Barometer oder GPS nicht zur Verfügung stehen bzw. nicht optimal arbeiten können.

Höhenmesser mit Warnsignal

Mit dem Radarsensor Acorad-94 auf einem Oktocopter können Flughöhe und Abstände zu Hindernissen zu jeder Zeit zentimetergenau bestimmt werden.
Mit dem Radarsensor Acorad-94 auf einem Oktocopter können Flughöhe und Abstände zu Hindernissen zu jeder Zeit zentimetergenau bestimmt werden.
( Bild: Fraunhofer FHR )

Mithilfe von Apps zur Drohnensteuerung und -überwachung könnten die mit dem Radar gesammelten Informationen angezeigt werden. Verwendet man die Radarsensoren als Höhenmesser, könnten sie auch eine Warnung ausgeben, wenn die ohne Sondergenehmigung zulässige Flughöhe von 100 m überschritten wird. Die Übertragung der Radardaten erfolgt derzeit über einen eigenen Funkkanal. Ein Interface, um die Radardaten mit der Telemetrie über den Flightcontroller zu übermitteln, befindet sich in der Entwicklung.

Um das System möglichst einfach auf der Drohne montieren zu können, setzen die Forscher auf universell verwendbare Befestigungsmöglichkeiten. Optional kann der Erfassungsbereich des Radarsensors durch Schwenkbewegungen vergrößert werden, sodass die Umgebung im Flug über große Winkelbereiche überwacht werden kann.

Einsatz im Katastrophengebiet oder der Landwirtschaft denkbar

Mit den Radarsensoren sind auch weitere Anwendungen möglich, beispielsweise als Einsatz als Teil einer Multisensor-Suite zur Lageerfassung im Katastrophenfall, zur Bestimmung von Biomasse oder dem Reifegrad von Feldfrüchten, um unerwünschte Fremdobjekten auf landwirtschaftlichen Anbauflächen zu erkennen oder um Kessel, Silos oder Windkraftanlagen zu inspizieren.

Das Fraunhofer FHR stellt die Radarsensoren erstmals auf der ILA Berlin vom 25. bis 29. April in Halle 4 an Stand 202 aus.

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