Das Projekt «RadCom» - Sensorik und Kommunikation gehen eine Zusammenarbeit ein
Anfangs November 2023 fand bei armasuisse Wissenschaft und Technologie (W+T) ein Prinzipversuch zur Kombination von Kommunikations- und Radarfunktionalität im selben Gerät und mit denselben Aussendungen, in Zusammenarbeit mit der Firma PrecisionWave AG, statt. Bei diesem Prinzipversuch wurden die grundsätzliche Machbarkeit demonstriert und gleichzeitig theoretische Leistungsgrenzen im Feldversuch getestet.
Sarah Trösch, Fachbereich Innovation und Prozesse und Roland Oechslin, Fachbereich Sensorik, Kompetenzbereich Wissenschaft und Technologie
Das Ziel vom Projekt «RadCom» (kurz für Radar und Kommunikation) ist es, die Radar- und Kommunikationsfunktionalität zu vereinen. Dies ist von Interesse, weil freie Frequenzen immer knapper und drahtlose Anwendungen immer verbreiteter werden. Zudem könnte somit ein einziges Gerät mit nur einer Antenne für mehrere Funktionen eingesetzt werden so, dass beispielsweise auch die Integration auf einem Fahrzeug einfacher würde.
Im Jahr 2021 hat armasuisse W+T ein Forschungsprojekt zum Thema Radar und Kommunikation – kurz «RadCom» – ins Leben gerufen. Zusammen mit dem Fraunhofer Institut FHR wurden verschiedene Studien über die Vereinbarkeit von Radar und Kommunikation in einem Gerät sowie deren Möglichkeiten und Limitierungen erstellt. Mit einem Prinzipversuch sollten nun die theoretischen Erkenntnisse im Feld überprüft werden. Die Ausgangslange dieses Prinzipversuchs stellt die Frage dar, wie die Radar- und die Kommunikationsfunktionalität mit demselben Gerät sowie denselben Aussendungen abgedeckt werden kann. Da aber die Anforderungen an die beiden Funktionalitäten unterschiedlich oder zum Teil sogar gegensätzlich sind, muss ein Kompromiss bei der Sende- und Empfangs-Hardware sowie bei der Signalform gefunden werden.
Die Ziele und Anforderungen an den Prinzipversuch
Die Ziele und Anforderungen an den Prinzipversuch Die Firma PrecisionWave AG hat das Radarnetzwerk «miniCODIR» ursprünglich für das Forschungsprojekt «Kognitives Radar» entwickelt. Es besteht aus vier Sende- und Empfangsknoten. Diese Radarsysteme wurden extra so erstellt, dass sie per Software an unterschiedliche Einsatzzwecke angepasst werden können. Für den «RadCom»-Prinzipversuch wurden zwei «miniCODIR»-Knoten als Sende-/Empfangspaar konfiguriert. Der Sendeknoten beleuchtet ein zu überwachendes Ziel und wertet das vom Ziel reflektierte Signal aus, genannt monostatische Radarfunktionalität. Der Empfangsknoten wertet sowohl das vom Sender direkt gesendete Signal aus, sprich die Kommunikationsfunktionalität, und auch das am Ziel reflektierte Signal, genannt bistatische Radarfunktionalität. Ziel des Versuches war es herauszufinden, welche Sendesignalformen, sprich Emissionen, sich für den gleichzeitigen Radar- und Kommunikationsbetrieb eignen. Typische Metriken wie die Detektionswahrscheinlichkeit und die Positions-Genauigkeit beim Radar, beziehungsweise die Häufigkeit von Übertragungsfehler bei der Kommunikation, erlauben es, dies auch quantitativ auswerten zu können.
Das Dilemma bei der Wahl der Signalform ist, dass einerseits eine geeignete Radarwellenform nicht viele Daten auf der Kommunikationsebene übertragen kann. Andererseits ist eine ideale Wellenform für eine Kommunikation, beispielsweise mit einem Handy im Sinne einer Datenübertragung, nicht optimal für den Radarbetrieb. Deshalb soll nun herausgefunden werden, wo das Optimum, sprich in diesem Fall die Balance, je nach Anwendungsbereich liegt.
Der Versuchsablauf von «RadCom»
Beim Prinzipversuch wurden die Sende- und Empfangsknoten um circa 100 Meter versetzt aufgestellt. Beide Knoten waren an einen zentralen Steuerungsrechner angeschlossen, der auch die aufgezeichneten Messdaten speicherte. Ebenfalls waren die beiden Knoten auf das Testgebiet, das durch die Radarfunktionalität überwacht wurde, ausgerichtet. Anhand eines Testziels, in diesem Fall ein Fahrradfahrer, konnte die Radarfunktionalität geprüft werden
Um nun unterschiedliche Signalformen miteinander vergleichen zu können, wurde derselbe Versuch – eine Versuchsrunde entspricht einer Runde mit dem Fahrrad - mit fünf verschiedenen Signalformen und jeweils drei bis vier unterschiedlichen Sendeleistungen durchgeführt. So kann quantitativ ermittelt werden, wo bei der Kommunikation und wo beim Radar die Leistungsgrenzen liegen.
Wie geht es weiter? – Ein Ausblick
Bei diesem offenen Versuch wurden verschiedene Wellenform-Typen getestet und die daraus resultierenden Daten gesammelt. In einem nächsten Schritt werden die Daten im Detail analysiert. Je nach Resultat wird entschieden, wie beim Projekt «RadCom» weiterverfahren wird, sprich auf welchen Anwendungsbereich in Zukunft der Fokus gelegt wird. Beispielsweise könnte «RadCom» im militärischen Bereich von Nutzen sein, indem der beschränkte Platz auf Plattformen besser genutzt werden kann und gleichzeitig weniger Aussendungen generiert werden sowie weniger Wartungsarbeiten nötig sind.
Forschungsprogramm 1 - Aufklärung und Überwachung (admin.ch)