Hardware-Innovationen für Radartechnik

Projekt AKIRA-UTM

3D MIMO-Radarmodule für automatisierten Drohnenverkehr

Zukünftig sollen Schwärme von Paket- und Lieferdrohnen über unseren Städten schweben, um Waren und lebenswichtige Güter auszuliefern. Damit aus dieser Zukunftsvision Realität werden kann, sind Lösungen gefragt, die einen sicheren Betrieb und eine vollständig automatisierte Verkehrsregelung des unteren Luftraums gewährleisten.

Ziel des Forschungsprojektes AKIRA-UTM ist, den Aufwand für ein sicheres und effizientes KI-basiertes Verkehrsmanagementsystem mit einem störunempfindlichen Überwachungs- und Radarnetzwerk abzuschätzen.

Bodengestützte Radarplattform

Im Rahmen des Projekts entwickeln die beteiligten Projektpartner ein Konzept für eine bodengestützte Radarplattform, um automatisiert fliegende Drohnen bis zu einer Flughöhe von 100 Metern zuverlässig und permanent zu orten.

Für die Machbarkeitsstudie werden Radar-Zellen entwickelt, die ein Sensor-Netzwerk bilden. Dieses Netzwerk ist als redundante Komponente eines Gesamtsystems geplant und soll eine deutlich höhere Genauigkeit bei der 3D-Lokalisierung als heutige Systeme ermöglichen.

Konventionelle planare Antennenstrukturen sind für das AKIRA-Projekt nicht geeignet, daher werden mittels Doppelmold-Technologie erstmals integrierte 3D-MIMO-Antennen für Radaranwendungen entwickelt. Diese basieren auf 3D-strukturierten Substraten, an deren geometriepräzise Fertigung das IZM forscht.

Der innovative Mold-Ansatz erlaubt bei hoher Produktivität eine Kostenreduzierung.

Die 3D-Antennen bilden das Kernstück der Boden-Radar-Stationen. Ihr Detektionsbereich umfasst mindestens eine Halbkugel. Zudem ermöglichen sie die Kommunikation zwischen den verschiedenen Modulen.

Durch Vernetzung mehrerer Zellen entsteht ein modulares System zur großflächigen Überwachung des Luftraumes bis 100 m Höhe.

Ziele des Radarsystems

  • Kombination hoher Sicherheitsanforderung mit hoher Energieeffizienz
  • Integration moderner Kommunikationswege und -architekturen

Vorteile von
Radar-Zellen

  • zeitlich und räumlich exakte Ortung von Drohnen
  • automatische Übergabe zwischen den Radar-Zellen

Zu realisierende
Innovationen

  • 3D-Strukturierungstechnologie für 3D-MIMO-Antennen
  • Kalibrierung von 2 bis 3 Radarsensoren auf einer Drohne für eine 360°-Rundumsicht
  • Radar-MIMO-Architektur für Umkreis von bis 500m

Weitere Anwendungsbereiche

  • Lösungen für dynamische Zustellungspunkte und fließenden Flugverkehr
  • Redundante Systeme zur Überwachung und Lenkung (nicht-)kooperativer Drohnen

Radar-Anwendungsbereiche

  • Avionik
  • Autonomes Fahren
  • Industrieelektronik

Projektpartner

  • ESG Elektroniksystem- und Logistik GmbH
  • esc Aerospace GmbH
  • Fraunhofer FHR

Assoziierte Partner

  • InnoSenT GmbH
  • GLVI Ges. f. Luftverkehrsinformatik GmbH
  • KYMATI GmbH
  • DLR-GfR mbH

Volumen

  • 3,50 Mio. €

Laufzeit

  • 01/2022 - 12/2024

Förderkennzeichen

  • ROB-2-3410.20-04-11-02