Fraunhofer ontwikkelt modulaire, compacte radar voor reddingswerkers en de industrie

Anonim

Fraunhofer ontwikkelt modulaire, compacte radar voor reddingswerkers en de industrie

Wetenschap

David Szondy

31 maart 2013

Fraunhofer's W-bandradar is uitgerust met een driekanaals antenne met diëlektrische lenzen (Foto: Fraunhofer IAF)

Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF) hebben een lichtgewicht, compacte radar ontwikkeld die kan 'zien' door niet-transparante materialen en whiteout sneeuwcondities. De compacte radar werkt op frequenties van 75 tot 110 GHz in de W-band van het millimeterbereik van het radiospectrum. Radars met deze frequentie kunnen niet alleen kleine objecten tot drie kilometer (1, 8 mijl) van elkaar onderscheiden, maar ze kunnen ook doordringen in allerlei niet-transparante, diëlektrische en niet-metalen materialen, zoals kleding, plastic oppervlakken, papier, hout, sneeuw en mist.

Dit soort radar bestaat al een lange tijd in militaire en sommige civiele toepassingen, maar Fraunhofer heeft een nieuw, compacter modulair ontwerp ontwikkeld voor een breder gebruik. Het nieuwe ontwerp is een compacte radar over de grootte van een sigarettendoos met driekanaals antennes met diëlektrische lenzen en is geschikt voor USB- en CAN-BUS-interfaces.

Conventionele W-band radars zijn grotendeels beperkt tot militaire toepassingen omdat ze keramische substraten gebruiken met een gewicht tot vijf kilogram (11 lb), waardoor ze groot en duur zijn. Door een galliumarsenide halfgeleider te gebruiken, kon Fraunhofer niet alleen de omvang en de kosten van de sensor verminderen, maar ook de resolutie verbeteren door frequenties boven 100 GHz aan te kunnen.

"In principe is ons systeem vergelijkbaar met dat van een vleermuis. Wanneer vleermuizen ultrasone signalen uitzenden, kaatsen echo's terug van muren, takken, motten en muggen. De vleermuizen gebruiken deze echo's om te bepalen welke obstakels voor hen liggen en de echo's maken het mogelijk om obstakels en prooien van elkaar te onderscheiden. Als er niets in de weg zat, zou er geen echo zijn. Dus ze zien met hun oren ", zei dr. Axel Hülsmann, een ingenieur bij IAF. "Onze radar zendt signalen uit die worden weerspiegeld door de objecten die worden bekeken. Met behulp van numerieke algoritmen kunnen de verzonden en ontvangen signalen met elkaar worden vergeleken. En deze vergelijking maakt het mogelijk om de afstand, grootte, dikte en snelheid van het object te bepalen. Als het object niet beweegt, blijft het signaal ongewijzigd. "

De compacte radarmodule kan niet alleen signalen genereren en ontvangen, maar ook digitaal signaalverkeer verwerken en bevat een hoogfrequente module en een signaalprocessor. Het kan ook grote gebieden bestrijken, zoals hekken of poorten. "Omdat we een diëlektrische antenne gebruiken, kan de openingshoek vrij worden gekozen. Dit betekent dat opgenomen gegevens net zo gemakkelijk een close-up van grote oppervlakken kunnen afdekken als kleine, ver weg gelegen objecten ", aldus Hülsmann. "Wanneer er mist is, zoals vaak het geval is in de haven van Hamburg aan de rivier de Elbe, kunnen beveiligingscamera's geen afbeeldingen met een hoge resolutie leveren. Daarom patrouilleren de autoriteiten vaak met hondeneenheden als het slecht weer is. "

Fraunhofer ziet de compacte radar als een breed scala aan toepassingen, met een bijzondere nadruk op reddingsacties van helikopters vanwege het vermogen van de radar om te zien in whiteout-omstandigheden, evenals landingsondersteuning bieden in alle omgevingsomstandigheden en nauwkeurige hoogtemetingen / afstandsmetingen. Het is ook geschikt voor beveiliging, medische, logistieke en industriële omgevingen.

"De W-bandradar kan worden gebruikt in elke situatie waarin andere sensortechnologieën in productieprocessen zijn mislukt vanwege hoge temperaturen of beperkte zichtbaarheid. Om maar een voorbeeld te geven, het kan worden gebruikt als vulniveausensor in bloemsilo's: veel stofvormen wanneer ze worden gevuld, "zei Hülsmann.

Een prototype van de W-bandradar staat gepland op de Hannover Messe, die loopt van 8 tot 12 april. Daar zullen de exposanten het vermogen van de radar laten zien om het niveau van water in twee concentrische buizen te bepalen met de kloof tussen hen gevuld met mist. Volgens Fraunhofer kan de radar het waterniveau detecteren waar een optische sensor verblind zou zijn.

Fraunhofer verwacht dat een verbeterde versie van de compacte radar over twee jaar op de markt zal zijn.

Bron: Fraunhofer

Fraunhofer's W-bandradar is uitgerust met een driekanaals antenne met diëlektrische lenzen (Foto: Fraunhofer IAF)