Master360: Multisensorsystem zur Automation von Helikoptern und zur sicheren Integration von UAS in den Luftverkehr mit 360° Abdeckung; Teilvorhaben: RAMITRAS - Radarentwicklung, MMIC-Design, Trackingalgorithmen und Sensorfusion für MIMO-Radar-basiertes Sense&Avoid

Abstract

Im Rahmen des Projekts wurde das M360 Radar-Modul entwickelt, ein modernes 8×8 Radar-System, das Phased-Array- und MIMO-Technologie kombiniert. Es bietet flexible Antennenanpassungen, kohärente 3-Bit-Phasenschieber und individuell einstellbare TX-Leistungsbereiche pro Kanal. Zur Signalverbesserung nutzt es zirkulare Polarisation und Frequenzmultiplex-Verteilung, was die Signalqualität steigert. Sicherheitsmechanismen wie Überspannungsschutz und Temperaturüberwachung sorgen für hohe Betriebssicherheit. Die FPGA-gestützte Datenverarbeitung ermöglicht Echtzeitsignalaufbereitung, während der Gigabitanschluss schnellen Datenaustausch gewährleistet. Mit einer Leistungsaufnahme von 56 W und einem Gewicht von 4,6 kg ist das Modul energieeffizient und robust.

Zusätzlich wurde die M360 Processing Unit entwickelt, die mehrere Radar-Panels steuert und überwacht. Die Projektentwicklung umfasste die Definition von Betriebsmodi und die Ableitung der Spezifikationen. Ziel war es, ein einheitliches System zu schaffen, das durch Umbauten und rekonfigurierbare Architektur an verschiedene Szenarien angepasst werden kann. Eine detaillierte Analyse ergab, dass ein Objekt mit 4 m² Radarquerschnitt in 1000 m Entfernung bei einem Signal-Rausch-Abstand von 32 dB erfasst werden kann.

Im Cruise-Modus wurde ein Einsatzbereich von bis zu 4000 m ermittelt, wobei ein Leistungsverstärker zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands auf 23 dB eingesetzt wurde. Der entwickelte Beamformer Sende-Chip ermöglicht Radar- und Kommunikationsmodus. Die Hardwarearchitektur trennt Sende- und Empfangseinheit, um elektromagnetische Verkopplung zu minimieren.

Die Antennen sind planare Patch-Antennen mit zirkularer Polarisation, optimiert für eine effektive Signalverarbeitung. Das Radarsystem wurde erfolgreich in einen Hubschrauber integriert; umfassende Qualifikationstests bestätigten die Einsatzfähigkeit unter realistischen Bedingungen, einschließlich Umwelt- und EMV-Tests. Das Radarsystem erfüllt die Anforderungen an Betriebssicherheit und Leistung und überzeugt durch innovative Lösungen wie ein ultradünnes Radom aus Dyneema.

Insgesamt zielt das Vorhaben darauf ab, eine zuverlässige und leistungsstarke Radarplattform zu schaffen, die vielfältige Anwendungen in der Luftfahrt ermöglicht.