Christoph Weber

• In den letzten Jahren hat die Nutzung von Drohnen deutlich zugenommen. Dies liegt unter anderem an der Leistungssteigerung, der guten Verfügbarkeit und an dem einfachen Einsatz von Drohnen. Damit sind auch Anwendungen in der Forschung möglich geworden, die zuvor unmöglich oder mit hohen Kosten verbunden waren. Als Sensor zur Datenaufzeichnung findet im Bereich der Forschung häufig eine Kamera Verwendung. Zusammen mit einer Drohne können Bereiche einfach und kostengünstig überflogen und dabei erkundet, beobachtet oder überwacht werden. Neben der Kamera als Sensor werden auch häufig Multispektralkameras und Lidar eingesetzt. Dagegen findet Radar im Bereich von kleinen Drohnen kaum Anwendung. Ziel dieser Forschungsarbeit war es zu untersuchen, ob neuste Radartechnik einen Mehrwert in der Fernerkundung mit kleinen Drohnen bieten kann. Hierfür wurden moderne Radarsensoren aus dem Automobilbereich ausgewählt. Als Drohnen wurden sowohl Quadrocopter als auch eine Starrflügler-Drohne eingesetzt. Für die Analyse, Berechnung und Auswertung der Daten wurde MATLAB verwendet. Der erste Ansatz beruhte auf einer Starrflügler-Drohne, die sich durch ihren freien Zugriff auf die Steuerung auszeichnet. Dadurch können auch spezielle Anforderungen an die Flugregelung berücksichtigt werden. Allerdings können mit einer Starrflügler-Drohne keine langsamen oder sogar statische Luftaufnahmen erstellt werden, um Erfahrung mit den Radardaten zu erlangen. Aus diesem Grund wurde anschließend ein Radar-Messsystem entworfen, das unabhängig von der Drohne eingesetzt werden kann. Zusammen mit einem Quadrocopter konnten so statische Radarmessungen durchgeführt werden, um die Verwendbarkeit der Radardaten in der Fernerkundung zu bestätigen. Das Messsystem konnte so aber nur für 2-dimensionale Anwendungen eingesetzt werden. In der weiteren Forschungsarbeit wurde untersucht, ob es möglich ist, mit einem Radarsensor der nur in 2-dimensionen misst eine 3-dimensionale Aufzeichnungen zu erstellen. Als Versuchsobjekt wurde eine Hütte gewählt, die Anhand der Radardaten dargestellt werden sollte. Dafür wurde ein Prozess zur Datenverarbeitung mit elf Schritten entworfen, womit die Hütte auf 0,6 Meter genau rekonstruiert werden konnte. Im letzten Teil der Forschungsarbeit wurde untersucht, ob sich die Genauigkeit des Messsystems erhöhen lässt, um noch mehr Anwendungsfälle bedienen zu können. Dafür wurde ein neuer Radarsensor eingesetzt, der eine höhere Genauigkeit besitzt. Die Forschungsarbeit konzentrierte sich darauf, die Abhängigkeit der Radardaten zum ungenauen Lagesensor aufzulösen. Dabei wurde die Fluglage über die Radardaten selbst berechnet, womit die Fluglage genauer bestimmt werden kann als allein über den Lagesensor. Erst damit kann die höhere Genauigkeit des neuen Radarsensors auch tatsächlich ausgenutzt werden. Mit den Ergebnissen der Forschungsarbeit sowie den vorgestellten Radarsensoren, stehen der Fernerkundung mit kleinen Drohnen, neben den klassischen Sensoren, zukünftig auch Radarsensoren zur Verfügung. Mit dem Messsystem und den Erkenntnissen aus der Forschungsarbeit werden bereits erste spezifische Anwendungen in Forschungsprojekten untersucht. Darüber hinaus konnten auch Anwendungsfälle außerhalb der Fernerkundung identifiziert werden. Die Weiterentwicklung im Bereich des autonomen Fahrens wird für Leistungssteigerungen bei Radarsensoren sorgen. Damit stehen auch der Fernerkundung zukünftig noch bessere Radarsensoren zur Verfügung.