Ulm News, 13.05.2021 11:00

13. May 2021 von Thomas Kießling

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Erdbeobachtung mit Drohnenschwärmen: Neues Graduiertenkolleg in Ulm zur Radarfernerkundung bewilligt

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Beschreibung: Mit Radartechnik ausgestattete Drohne bei Messungen im Schnee in Garmisch-Partenkirchen

Fotograf: Institut für Mikrowellentechnik, Uni Ulm

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In Zukunft sollen mit Radarsensoren ausgestattete Drohnenschwärme eine neue Qualität der Erdbeobachtung ermöglichen. Die technischen Grundlagen werden im nun bewilligten Graduiertenkolleg (GRK) „Kooperative Apertursynthese für Radar-Tomographie“ gelegt. Ab dem Wintersemester 2021/22 entwickeln Promovierende, Postdocs und etablierte Forschende der Universität Ulm und der FAU Erlangen-Nürnberg im GRK neue Konzepte der Radarfernerkundung.

Nichts weniger als eine neue Qualität der Erdbeobachtung soll das nun bewilligte Graduiertenkolleg der Universität Ulm und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) erreichen. In den kommenden viereinhalb Jahren werden Nachwuchsforschende und etablierte Professoren neue Konzepte der Radarfernerkundung für die Geowissenschaften entwickeln. In Zukunft könnten Drohnenschwärme mit vernetzter Radarsensorik unzugängliche und unsichtbare Bodenstrukturen mit höchster Auflösung abbilden oder Daten für Klimamodelle erfassen. Von solchen dreidimensionalen Aufnahmen würden verschiedenste Forschungsbereiche profitieren – sofern es gelingt, die Einzelbilder der Flugroboter effizient zusammenzuführen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das neue Graduiertenkolleg „Kooperative Apertursynthese für Radar-Tomographie“ mit rund 2,8 Millionen Euro.
Wer Erdmassenbewegungen, Vegetationshöhen oder die Kryosphäre erforscht, war bisher auf Radarsysteme an Fahrzeugen, Flugzeugen oder Satelliten angewiesen. Allerdings bringt jedes dieser Vehikel Einschränkungen mit sich: Messaufgaben an abgelegenen Orten können von Bodenfahrzeuge oft nicht ausgeführt werden. Auf der anderen Seite sind Flugbahnen – insbesondere von Satelliten – unabänderlich festgelegt, was die Aussagekraft solcher Luftaufnahmen mindert. Viele dieser Einschränkungen können durch untereinander vernetzte, mit Radartechnik ausgestattete Drohnen überwunden werden. Im neuen Graduiertenkolleg „Kooperative Apertursynthese für Radar-Tomographie“ (KoRaTo) wollen Promovierende, Postdocs und etablierte Wissenschaftler erforschen, wie solche Drohnenschwärme hochaufgelöste, dreidimensionale Bilder erzeugen können. „Gemeinsam ergründen wir, wie die Aufnahmen zahlreicher Radarsensoren zusammengefügt werden können, und wie sich diese riesigen Datenmengen auf das Wesentliche reduzieren und verarbeiten lassen“, erklärt GRK-Sprecher Professor Christian Waldschmidt, Leiter des Ulmer Instituts für Mikrowellentechnik.
Eines Tages könnten die Forschungsergebnisse aus Ulm und Erlangen die unwegsamsten Orte der Bio- und Kryosphäre zugänglich machen: Durch die kombinierten Aufnahmen der vernetzten Drohnen lassen sich dann unter Eisschichten oder im Boden verdeckte Strukturen erfassen. Zudem könnten die Stabilität eines Hangs oder die Lawinengefahr in einem Skigebiet kontinuierlich überwacht werden. Doch wie gelingt es, eine zeitliche und räumliche Kohärenz zwischen Radarsensoren herzustellen, die auf verschiedenen Flugrobotern montiert sind? Und wie lassen sich die anfallenden Datenmengen effizient austauschen und verarbeiten? Diese Leitfragen stehen im Zentrum des Graduiertenkollegs KoRaTo, das eine Brücke von der theoretischen Mathematik in die ingenieurwissenschaftliche Anwendung schlägt.
Die Universität Ulm und die FAU Erlangen-Nürnberg verfügen über ausgewiesene Expertise in der Hochfrequenz- und Nachrichtentechnik. Somit treffen bis zu 14 Promovierende und Postdocs, die im Graduiertenkolleg KoRaTo ausgebildet werden sollen, auf eine ideale Forschungsumgebung. Weiterhin gehören 6 Principal Investigators um Professor Christian Waldschmidt und den stellvertretenden Sprecher, Professor Martin Vossiek, dem GRK an. „KoRaTo bietet eine breite wissenschaftliche Ausbildung zur Radarfernerkundung. Wer in diesem Bereich ein Systemverständnis in Theorie und Praxis erlangt, ist in Forschung und Industrie gleichermaßen gefragt“, resümiert Professor Vossiek, Inhaber des Lehrstuhls für Hochfrequenztechnik an der FAU Erlangen-Nürnberg. Das Graduiertenkolleg startet im Wintersemester 2021/22. An beiden Standorten sind Vorlesungen und Vortragsreihen zur Radarfernerkundung geplant.
Graduiertenkollegs an Hochschulen werden bis zu 9 Jahre von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Hauptziel ist die strukturierte Qualifizierung von Promovierenden in einem bestimmten Forschungsbereich. Eine interdisziplinäre Ausrichtung ist erwünscht. Forschende in der Qualifizierungsphase sollen insbesondere auf eine wissenschaftliche Karriere vorbereitet werden.
https://www.dfg.de/foerderung/programme/koordinierte_programme/graduiertenkollegs/