Das Wort Radar ist ein zusammengesetztes Kunstwort und steht für „Radio Detection and ranging“. Die Begriffe umschreiben bereits die Bedeutung von Radar als funkgestütztes Messverfahren zur Erfassung und Ortung. Ein Radargerät soll statische und bewegte Objekte erkennen und lokalisieren. Es ist ein Transceiver (Zusammensetzung aus den Wörtern Transmitter & Receiver) und besteht aus einer bzw. mehreren Antennen, die aktiv Signale aussenden und empfangen.

Wichtige wissenschaftliche Entdeckungen

Heinrich Hertz wies 1886 die Existenz und den Effekt der Radiowellen erstmals nach und bestätigte damit die von James Clark Maxwell beschriebene Wellentheorie. Christian Hülsmeyer führte dann im Jahr 1904 die ersten Ortungsversuche mittels Radardetektion aus. Dabei maß er die benötigte Zeit der Wellen, die von einem metallischen Gegenstand reflektiert wurden. Er meldet das Verfahren zum Patent an und gilt als Erfinder des Radars. 1842 stellte Christian Doppler die Theorie des Doppler-Effekts auf, um Bewegungen eines Objekts zu erkennen.

Diese wissenschaftlichen Erkenntnisse legten den Grundstein für die Entwicklung und Verwendung von Radarsensorik. Den weltweiten Durchbruch erlangte die Technologie durch die militärische und nautische Nutzung zur Ortung von Luft- und Seezielen in den Dreißigerjahren des 20. Jahrhunderts.

Bionik – abgeschaut aus der Natur

Die Funktionsweise der Radardetektion ähnelt dem Biosonar aus der Tierwelt. Fledermäuse oder Delfine nutzen die Echoortung, um ihre Nahrung zu lokalisieren und sich in lichtarmen Lebensräumen zurechtzufinden. Dafür stoßen sie einen Laut in der jeweiligen Frequenz (wellenförmige, fortdauernde Schwingung) aus, welches beim Auftreffen auf ein Objekt eine Reflexion erzeugt. Mithilfe des Echos orientieren sich die Tiere.

Das Messprinzip

Radar ist ein aktives Funkmessverfahren, welches im Frequenzbereich von 30 Megahertz bis zu etwa 300 Gigahertz kommuniziert. Dabei sendet die Antenne des Radargeräts gebündelt einen kurzen oder andauernden Mikrowellen-Impuls in eine bestimmte Richtung aus. Das Signal breitet sich in Lichtgeschwindigkeit und entsprechender Sendeenergie aus. Trifft es auf seinem Weg ein Objekt, verändert sich ein Teil der Energie. Die Reflektion des Signals erhält anschließend die Empfangsantenne des Radars. Das daraus entstandene Antwortsignal enthalten wichtige Objektinformationen. Diese lassen sich anhand der Signalveränderung deuten und auswerten.

Eigenschaften der Radarmessung

Das Funktionsprinzip bringt einige nützliche Besonderheiten mit sich. Radar benötigt keinen direkten Kontakt zum zu detektierenden Objekt und ist somit ein berührungsloses Messverfahren. Für Menschen sind die Radarwellen nicht wahrnehmbar und bei Einhaltung der weltweit geltenden Vorschriften und Regularien nicht gesundheitsschädlich.

Die Radartechnik gibt kein visuelles Bild aus, welches zur Identifikation einer Person führen könnte und wahrt auf diese Weise Anonymität. Da Radarwellen ein anderes Spektrum als Licht nutzen, funktioniert die Sensortechnologie ebenfalls bei Nacht. Auch bei Überblendung wie bei einer tief stehenden Sonne entstehen keine Probleme. Generell gilt die Technologie als wetterresistent, da sie bei extremen Temperaturen, Schnee, Regen oder anderen Wetterphänomenen zuverlässig arbeitet.

Treffen Radarwellen auf ein Objekt, durchdringen diese das Material, werden reflektiert oder absorbiert. Deswegen ist es beispielsweise möglich Radarsensoren hinter Kunststoffabdeckung versteckt zu platzieren. Das Messverfahren erkennt nicht nur Gegenstände oder Fahrzeuge, sondern auch Personen, Tiere und Pflanzen – unabhängig davon, ob sie sich Bewegen oder Stillstehen. Flüssigkeiten sind ebenfalls detektierbar.

Welche Informationen ermittelt Radar?

Je nach technischer Umsetzung ist es möglich, mit Radarsensoren folgende Daten über Objekte zu gewinnen:

• Anwesenheit von Objekten
• Bewegungserkennung
• Objektentfernung zum Radar
• die Bewegungsrichtung
• Geschwindigkeit
• Winkelposition

Auf Basis dieser Information lassen sich mit hochauflösenden Systemen auch Konturen für die Umgebungswahrnehmung abmessen. In Kombination mit intelligenter Signalverarbeitung sind außerdem die Objektverfolgung – das Radartracking – sowie eine Klassifikation realisierbar.

Radaranwendungen

Die Sensortechnologie verfügt über vielfältige Fähigkeiten und ist dadurch breit einsetzbar. Und das auch im industriellen und kommerziellen Sektor. Wir vertrauen auf die Technologie – bei der Arbeit sowie in unserem Alltag – oft häufiger als wir denken. Sie dient der bewegungsabhängigen Steuerung von Indoor- und Outdoor-Lichtelementen, der Detektion von Einbrechern, der Perimeterüberwachung oder kann als Personenzähler und Zutrittskontrolle eingesetzt werden. Radar misst Geschwindigkeiten beim Sport als auch im Verkehrsbereich. Die Automatisierungstechnik im Gebäude, autonom fahrende Transporter in der Industrie sowie die Öffnung von Türen/Toren nutzen zudem das Messverfahren. Ein weiterer Erfolg von Radar ist der Einsatz im Fahrzeug – radarbasierte Fahrerassistenzsysteme sorgen für mehr Sicherheit im Straßenverkehr.

Durch die fortwährende Weiterentwicklung der Radar-, Software- und Chiptechnik, verbessert sich das Können der Sensoren stetig und eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten in den verschiedensten Branchen.

InnoSenT – An Introduction into Radar

Informationen zur fortschrittlichen Sensortechnologie

Die Nachfrage nach Sensoren steigt aufgrund Trends wie Digitalisierung, Automatisierung in der Industrie & Logistik, Smart Home & City und das autonome Fahren. Doch die Entwicklung und Integration von Radargeräten ist ein komplexes Thema. Die Fachbegriffe und Funktionen werfen für Anwender viele Fragen auf. Unsere Radarexperten haben für Sie umfangreiche Informationen bereitgestellt, um Ihnen den Einstieg in die Welt des Radars zu erleichtern.