PARUS

Passives Radarsystem zur Detektion unbemannter und nicht-kooperativer Fluggeräte und Flugsysteme

Programm / Ausschreibung TAKE OFF, TAKE OFF, TAKEOFF Ausschreibung 2020 Status laufend
Projektstart 01.09.2021 Projektende 31.08.2022
Zeitraum 2021 - 2022 Projektlaufzeit 12 Monate
Keywords Flugsicherungstechnik, Digitalisierung, Surveillance, passives Radar, Signalverarbeitung

Projektbeschreibung

Das derzeitige Konzept der Luftraumüberwachung basiert auf einer Kombination
kooperativer und nicht-kooperativer Radarsysteme, die aufgrund ihrer
jeweiligen technischen Eigenschaften insbesondere kleine oder nicht mit
Transpondern ausgerüstete Luftfahrzeuge in manchen Situationen nicht
ausreichend identifizieren können. Dabei stellt insbesondere die Problematik
von Drohneneinflügen in Kontrollzonen von Flughäfen sowie der Flugbetrieb im
Mix aus beispielsweise Helikoptern und Ultralight-Fluggeräten im
nichtkontrollierten Luftraum ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, welches
auch mit ergänzenden Sensoren nur teilweise reduziert werden. Das seit
einigen Jahren bekannte, aber in der Luftfahrt derzeit nicht eingesetzte
Konzept eines passiven Radarsensors könnte hier einen entscheidenden Beitrag
zur Verbesserung leisten.

Passive Radarsensoren verwenden ohnehin existierende Sendeeinrichtungen als
Signalquelle und ermitteln anhand von geringen detektierten
Laufzeitunterschieden die Richtung und die Entfernung zu einem Objekt. Im
vorgeschlagenen Vorhaben soll als Grundlage für weiterführende
F&E-Aktivitäten und zur Vorbereitung von den unten dargestellten
Nischenanwendungen ein generisches Simulationsmodell passiver Radarsysteme
konzipiert und durch Feldmessungen mit Hilfe eines Funktionsdemonstrators
validiert werden. Ergänzend sind Radarsignaturen von exemplarisch gewählten
Fluggeräten erfasst und komplettieren die Modellvorstellung des passiven
Radars um bisher im zivilen Bereich nicht verfügbare Radarzieldaten. Neben
bereits bekannten Anwendungen im Bereich der unbemannten Luftfahrt, der
bedarfsorientierten Hindernisbefeuerung oder dem Schutz kritischer
Infrastruktur sollen weitere Anwendungen eines passiven Radarsensors
bewertet werden.

Zentrales Ergebnis soll eine modell-basierte Aussage zu den technischen
Fähigkeiten passiver Radarsysteme (etwa Reichweite, Detektionsschwelle)
sein. Anhand der Ergebnisse von PARUS wird weiter betrachtet, ob sich das
Konzept zur Detektion von unerwünschten Drohnenflügen etwa an Flughäfen, als
Sensor für die bedarfsorientierte Hindernisbefeuerung von Windrädern oder
als komplementärer Sensor für Flugbewegungen im zukünftigen UTM/ATM-System
eignet. Der weitere Forschungsbedarf für die als aussichtsreich eingestuften
Applikationen wird identifiziert und bewertet und soll in auf PARUS
aufbauende kooperative F&E-Vorhaben einfließen und diese vorbereiten helfen.

Abstract

The current concept of airspace surveillance is based on a combination of
cooperative and non-cooperative radar systems which, due to their respective
technical characteristics, are unable to adequately identify small aircraft
or aircraft not equipped with transponders in some situations. In
particular, the problem of drones flying into airport control zones and
mixed traffic operations, e.g. helicopters together with ultralight aircraft
flying in uncontrolled airspace poses safety risk, which can only be
partially reduced even with supplementary sensors. The concept of a passive
radar sensor, which has been known for some years but is not currently used
in aviation, could make a decisive contribution to improving this situation.

Passive radar sensors use existing transmitting equipment as a signal source
anyway and determine the direction and distance to an object on the basis of
small detected transit time differences. In the proposed project, a generic
simulation model of passive radar systems will be designed and validated by
field measurements using a functional demonstrator as a basis for further
R&D activities and in preparation for the niche applications presented
below. In addition, radar signatures of exemplarily selected aircraft are
recorded and complete the model conception of passive radar by radar target
data not yet available in the civil sector. In addition to already known
applications in the field of unmanned aviation, demand-oriented obstacle
lighting or the protection of critical infrastructure, further applications
of a passive radar sensor are to be evaluated.

The central result is a model-based statement on the technical capabilities
of passive radar systems (such as range, detection threshold). Based on the
results of PARUS, it will be further considered whether the concept is
suitable for the detection of unwanted drone flights, for example at
airports, as a sensor for the demand-oriented obstacle lighting of wind
turbines or as a complementary sensor for flight movements in the future
UTM/ATM system. The need for further research for the applications
classified as promising will be identified and evaluated and will be
incorporated into and help prepare cooperative R&D projects based on PARUS.