Millimeterwellen-Sensor hilft Hubschraubern im Schneegestöber sicher zu landen

Bei starkem Schneefall werden Hubschrauberlandungen zu einem riskanten Manöver. Der Rotorabwind wirbelt den weichen, lockeren Schnee auf, so dass sich eine Schneeglocke um den Hubschrauber bildet. Bei diesem »Whiteout«-Effekt verliert der Pilot den Bezugspunkt: er sieht und spürt nicht mehr in welche Richtung sich der Hubschrauber bewegt und kann den Abstand zum Boden nicht mehr einschätzen.

Mit einer neuen Radartechnologie werden solche schwierigen Landemanöver zukünftig erleichtert. Forscher der Fraunhofer-Institute für Angewandte Festkörperphysik IAF und für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR haben gemeinsam einen Sensor entwickelt, der den Höhen- und Bodenabstand sowie die Driftgeschwindigkeit des Hubschraubers über Grund trotz Nebel, Staub oder Schnee präzise bestimmen kann. »Die Nutzung sehr hoher Frequenzen ermöglicht eine größere Bandbreite und damit eine deutlich höhere Ortsauflösung als bislang«, erklärt Dr. Axel Hülsmann, Ingenieur am Fraunhofer IAF, »Selbst geringes Abdriften des Hubschraubers in einem Schneesturm kann so gemessen werden«.
Präzise geometrische Auflösung – auch bei schlechter Sicht

Das Radarmodul arbeitet mit Millimeterwellen bei 94 GHz und einer Bandbreite von 6 GHz. Millimeterwellen durchdringen alle dielektrischen Stoffe, wie Schnee und Nebel, aber auch Kleidung, Kunststoffplatten, Papier und Holz. Daher können im W-Band, dem Frequenzbereich zwischen 75 und 110 GHz, kleine Objekte selbst bei schwierigen Sichtverhältnissen aus einer Distanz von bis zu drei Kilometern erkannt werden. Je höher die Frequenz und die Bandbreite sind, desto besser ist die räumliche Auflösung. Für diese hohen Frequenzen sind sehr schnelle Transistoren und Schaltungen notwendig. Daher setzt das Fraunhofer IAF neue Halbleitermaterialien, wie Indiumgalliumarsenid (InGaAs), anstelle der herkömmlichen Silizium-Technologie ein. Ein weiterer Vorteil der hohen Frequenzen: die elektronischen Module und Systeme sind stromsparend, klein, leicht und kompakt.

Die besonderen physikalischen Eigenschaften der Millimeterwellen prädestinieren die Radartechnologie jedoch nicht nur als Landehilfe für Hubschrauber. Vielfältige Anwendungen sind möglich – von der Verkehrskontrolle über die Medizintechnik bis hin zur Logistik und Industriesensorik, wie etwa zur Überwachung von Containerhäfen oder von Produktionsprozessen.

Die Radartechnologie wird vom 8. bis 12. April auf der Hannover Messe am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand D18 präsentiert.