Radarhöhenmesser sind auf Hochfrequenztechnik basierende Instrumente, die die Höhe eines Flugzeugs über dem Gelände oder dem Wasser messen und Daten zur Höhe über dem Boden (AGL) für die Navigation, die Flugsteuerung und den Landevorgang liefern. Diese Sensoren ermöglichen den Flug in geringer Höhe, die Überwachung des Sicherheitsabstands zum Gelände, die automatische Höhenhaltung sowie den geländefolgenden Flug.
In dieser Kategorie werden Hersteller von Radarhöhenmessern vorgestellt, die Kampfflugzeuge, taktische Hubschrauber, Transportflugzeuge und unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) ausstatten.
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Radarhöhenmesser sind Hochfrequenzgeräte (HF), die den vertikalen Abstand zwischen einem Flugzeug und dem Gelände, dem Wasser oder einer anderen reflektierenden Oberfläche direkt unter ihm messen. Im Gegensatz zu barometrischen Höhenmessern, die die Höhe relativ zu einem atmosphärischen Referenzdruck bestimmen, ermitteln Radarhöhenmesser die Höhe über dem Bodenniveau (AGL), indem sie Funksignale in Richtung der Oberfläche senden und die zurückgesendeten Reflexionen analysieren. Damit unterstützen sie die Navigation in niedrigen Flughöhen, die Überwachung des Geländesicherheitsabstands, die Flugsteuerung sowie Landevorgänge.
Radarhöhenmesser von TUALCOM
Militärische Radarhöhenmesser kommen in Kampfflugzeugen, taktischen Hubschraubern, Transportflugzeugen und unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) zum Einsatz, wobei Systeme für unterschiedliche Höhenbereiche, Genauigkeitsanforderungen und Einschränkungen bei der Integration in das Flugzeug verfügbar sind. Zu den gängigen Konfigurationen zählen frequenzmodulierte Dauerstrich- (FMCW), gepulste, digitale, kompakte und integrierte Radarhöhenmesser, wobei die zugrunde liegende Entfernungsmessarchitektur entsprechend den Anforderungen der Plattform und des Einsatzes ausgewählt wird.
Radarhöhenmesser nutzen verschiedene Signalübertragungs- und -verarbeitungsverfahren, um die Höhe des Flugzeugs über der darunterliegenden Oberfläche zu bestimmen. Ein typisches System besteht aus einem Sender, Sende- und Empfangsantennen, einem Empfänger sowie einer Signalverarbeitungselektronik, die das reflektierte Signal analysiert, um die Entfernung zu berechnen und Höhendaten an Cockpit-Anzeigen, Flugsteuerungen und andere Avionikgeräte zu liefern.
| Typ des Radarhöhenmessers | Messprinzip | Wesentliche Merkmale | Militärische Anwendungen |
| FMCW-Radarhöhenmesser | Misst die Frequenzdifferenz zwischen gesendeten und reflektierten frequenzmodulierten Signalen | Kontinuierliche Messung, hohe Entfernungsauflösung und häufige Aktualisierungen | Militärflugzeuge, Hubschrauber und UAVs |
| Impulsradar-Höhenmesser | Messen die Hin- und Rücklaufzeit der ausgesendeten Radarimpulse | Laufzeitmessung und konfigurierbare Impulscharakteristiken | Spezialflugzeuge und Anwendungen mit erweiterter Reichweite |
| Digitale Radarhöhenmesser | Nutzen digitale Signalverarbeitung mit FMCW- oder gepulsten Entfernungsmessverfahren | Digitale Filterung, Diagnose und konfigurierbare Datenausgänge | Moderne militärische Avionik und autonome Plattformen |
| Kompakte Radarhöhenmesser für UAVs | Verwenden in der Regel miniaturisierte FMCW- oder andere Kurzstrecken-Radararchitekturen | Geringe Abmessungen, geringes Gewicht und geringer Stromverbrauch | Kleine UAVs, Multirotoren und Flugzeuge mit senkrechtem Start und Landung (VTOL) |
| Integrierte Radarhöhenmesser-Module | Kombinieren Radarsendung, -empfang und -verarbeitung in einer integrierten Baugruppe | Kompakte Bauweise, vereinfachte Installation und reduzierter Bedarf an externer Hardware | Eingebettete Avionik und autonome Fluggeräte |
| Radarhöhenmesser für große Höhen | Verwendet Radar-Entfernungsmessarchitekturen, die für größere Messentfernungen ausgelegt sind | Erweiterter Höhenbereich mit anwendungsspezifischen Anforderungen an Antenne und Signalverarbeitung | Spezialisierte luftgestützte und in großer Höhe eingesetzte Plattformen |
Radarhöhenmesser ermitteln die Flughöhe eines Flugzeugs durch die Analyse der Laufzeit- oder Frequenzcharakteristika von Funksignalen, die von der darunter liegenden Oberfläche reflektiert werden. Die Auswerteelektronik wandelt diese Messwerte in Höhenangaben um, die für Cockpit-Anzeigen, Avionik und Flugsteuerungen ausgegeben werden. Die Messgenauigkeit hängt von Faktoren wie der Fluglage des Flugzeugs, den Antenneneigenschaften, der Geländegestalt, der Oberflächenreflektivität und den Signalbedingungen ab.
Radarhöhenmessungen liefern kontinuierlich Informationen über die Höhe eines Flugzeugs über der darunterliegenden Oberfläche und ergänzen dabei barometrische und andere Höhenreferenzen während des Flugs in geringer Höhe. Diese Messungen helfen Piloten und Flugsteuerungssystemen dabei, den vertikalen Abstand zum Gelände oder zum Wasser im Blick zu behalten, insbesondere dort, wo sich die Geländehöhe erheblich ändert oder herkömmliche Höhenreferenzen den Abstand zur Oberfläche nicht direkt anzeigen.
Radarhöhenmesser liefern vertikale Abstandsmessungen für Systeme zur Überwachung des Geländesicherheitsabstands, zur Bodenannäherungswarnung und zur Höhenwarnung. Bei Integration in kompatible Avionik können Radarhöhenmessdaten Warnungen auslösen, wenn sich ein Flugzeug vordefinierten Höhenschwellenwerten oder potenziell unsicheren Bedingungen nähert. Nach unten gerichtete Radarhöhenmesser können jedoch ansteigendes Gelände oder Hindernisse vor dem Flugzeug nicht eigenständig erkennen, sodass zusätzliche Sensoren oder Geländedaten für vorausschauende Warnfunktionen erforderlich sind.
Radarhöhenmesser liefern Höhenrückmeldungen an kompatible Autopiloten und Flugsteuerungssysteme, wodurch Flugzeuge und UAVs eine festgelegte Höhe relativ zur darunterliegenden Oberfläche beibehalten können. Flugsteuerungen nutzen diese Messwerte, um vertikale Steuerbefehle anzupassen und Änderungen der Geländehöhe auszugleichen. Die Leistungsfähigkeit hängt von der Aktualisierungsrate der Sensoren, der Messstabilität, den Geländeeigenschaften und den Reaktionsfähigkeiten des Steuerungssystems des Luftfahrzeugs ab.
Während des Anflugs und der Landung liefern Radarhöhenmesser direkte Höhenmessungen in Bodennähe, wo genaue Informationen relativ zur Oberfläche zunehmend an Bedeutung gewinnen. Entsprechend ausgerüstete Flugzeuge können diese Messwerte zur Unterstützung automatisierter Landefunktionen, Höhenansagen, der Flare-Steuerung, Funktionen zur Entscheidungshöhe sowie anderer Vorgänge in der Landephase nutzen. Die von Radarhöhenmessern gelieferten Daten ergänzen andere Navigations- und Leitsignale, die zur Steuerung der letzten Phasen des Sinkflugs verwendet werden.
Radarhöhenmessungen können mit inertialen, barometrischen und satellitengestützten Navigationsdaten kombiniert werden, um die Schätzung des vertikalen Zustands und die Flugsteuerung zu unterstützen. Integrierte Navigationssysteme nutzen diese sich ergänzenden Messungen, um die Konsistenz der Höheninformationen zu verbessern, Einschränkungen einzelner Sensoren auszugleichen und Eingaben für automatisierte Steuerungsfunktionen bereitzustellen. Sensor-Fusionsarchitekturen können Radarhöhenangaben zudem zur Unterstützung der geländebezogenen Positionierung und Navigation nutzen, wenn externe Positionsdaten nur begrenzt verfügbar sind.
BORADAR-100 FMCW-Radarhöhenmesser für UAVs von SAGLAMTEK
Flugzeugnavigationssysteme nutzen verschiedene Technologien zur Bestimmung der Höhe, des Höhenabstands oder der Entfernung zu umgebenden Oberflächen, wobei jede Technologie eine andere Referenzgrundlage verwendet. Radarhöhenmesser zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Entfernung zur reflektierenden Oberfläche unterhalb des Flugzeugs direkt messen, anstatt die Höhe relativ zu einer atmosphärischen, satellitengestützten oder festen geografischen Referenz zu bestimmen.
Integrierte Navigationsarchitekturen können Radarhöhenmesser mit barometrischen Sensoren, Trägheitsnavigationssystemen (INS) und GNSS-Empfängern kombinieren, sodass jede Quelle ergänzende vertikale Informationen liefert und zur Verbesserung der allgemeinen Navigationsausfallsicherheit beiträgt.
Militärische Radarhöhenmesser können je nach Flugzeug, Einbau, Beschaffungsprogramm und geltenden Lufttüchtigkeits- oder Zertifizierungskriterien Anforderungen hinsichtlich Umweltbedingungen, Elektrik, Elektromagnetismus und Systemsicherheit unterliegen.
Die elektromagnetische Verträglichkeit ist von besonderer Bedeutung, da herkömmliche Radarhöhenmesser in Flugzeugen üblicherweise im Frequenzband von 4,2–4,4 GHz arbeiten. Der Einsatz von 5G-Mobilfunknetzen im benachbarten Frequenzband hat Bedenken hinsichtlich möglicher Interferenzen mit Radarhöhenmesser-Empfängern aufkommen lassen, insbesondere dort, wo starke Signale die Empfängerleistung beeinträchtigen. Die 5G-Kompatibilität von Radarhöhenmessern hängt von Faktoren wie der Empfängerfilterung, der Störempfindlichkeit, den Antenneneigenschaften, den Einbaubedingungen und der umgebenden HF-Umgebung ab.
Entwicklungen in den Bereichen Radarelektronik, eingebettete Datenverarbeitung und autonome Navigation beeinflussen die Konstruktion militärischer Radarhöhenmesser, wobei der Schwerpunkt zunehmend auf Miniaturisierung, flexibler Datenverarbeitung, Störfestigkeit und der Integration mit anderen Navigationssensoren liegt.
Zusammen unterstützen diese Entwicklungen die Integration von Radarhöhenmessgeräten in immer kompaktere Militärflugzeuge und autonome Systeme und erfüllen gleichzeitig die hohen Anforderungen an Messleistung, Zuverlässigkeit, Navigationsintegration und elektromagnetische Verträglichkeit.
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