Minensuche mit Radar-Drohnen

Die Beseitigung von Anti-Personen-Minen ist riskant – und an unwegsamen Orten oft nahezu unmöglich. Jetzt arbeitet eine deutsch-schweizerische Forscher­gruppe an der Lösung: Eine Drohne soll über verminte Gebiete fliegen und die Sprengkörper mittels Radar­sensoren aufspüren. Ingenieure der Universität Ulm steuern ihre Expertise zur Radar-Signal­prozessierung bei.

Ob im Dschungel von Kambodscha, in der Wüste von Mali oder vor der Haustür der Europäischen Union in der Ukraine: Anti-Personen-Minen sind eine für das bloße Auge oft unsichtbare Gefahr. Laut Landminen-Monitor fielen 2014 mehr als 3700 Personen diesen hinter­hältigen Waffen zum Opfer – davon achtzig Prozent Zivilisten. Und auch die Beseitigung der Spreng­körper ist riskant: Bisher müssen Personen mit Handgeräten unter Lebens­gefahr in vermintes Gelände vordringen – an unwegsamen, dicht bewachsenen Orten ist die Suche auch mit militärischen Fahrzeugen fast unmöglich. Seit Anfang 2016 arbeiten die Universität und die Hochschule Ulm gemeinsam mit der Fachhochschule Nordwest­schweiz im Projekt FindMine an einer Lösung: Eine Drohne soll über verminte Gebiete fliegen und den Boden mittels Radar­sensoren nach Spreng­körpern abscannen. Finanziert wird die wissenschaftliche Arbeit für drei Jahre von der Urs-Endress-Stiftung, die sich der Entwicklung von modernen Suchgeräten zum Auffinden von Minen, Blindgängern und weiteren Waffen verschrieben hat.

Die Minensuche aus der Luft erscheint so einfach wie genial. Doch das Projekt birgt zahlreiche Heraus­forderungen: Beispielsweise sind Drohnen instabil und schwanken im Flug: Um hoch­aufgelösten Aufnahmen zu erhalten, muss jedoch die Flugbahn möglichst genau bekannt sein. Nur so kann man sicher­stellen, dass sich auch kleine Objekte fokussieren und damit aufspüren lassen. Während die Forscher der Fachhoch­schule Nordwest­schweiz das Fluggerät optimieren, bündeln Universität (Radar-Signal­prozessierung) und Hochschule Ulm (Radar-Hardware) ihre Expertise in der Radartechnik. Dabei profitieren die Ingenieure um Christian Waldschmidt, Leiter des Instituts für Mikrowellen­technik an der Universität Ulm, von ihrer Erfahrung aus anderen Anwendungs­bereichen – vom autonomen Fahren über den Bergbau bis zur Land­wirtschaft, wo mithilfe ähnlicher Drohnen in Feldern versteckte Tiere vor Land­maschinen gerettet werden können.

„Viele Minen sind im Erdboden vergraben, weshalb wir ein Bodenradar mit einer relativ niedrigen Frequenz einsetzen. Die Radarwellen dringen ins Erdreich ein und aus vielen Messungen entlang der Drohnen-Flugbahn wird ein hoch­aufgelöstes Bild generiert“, erklären Waldschmidt und sein Doktorand Markus Schartel. Dank Bild­verarbeitung und Muster­erkennung mit speziellen Algorithmen könne man dann auf die Art des Objekts und seine zentimetergenaue Position schließen.

Erste Tests haben die Forscher bereits absolviert, im nächsten Schritt müssen Drohne und Radar­technik aufeinander abgestimmt und angepasst werden. Weiterhin sollte die unterschiedliche Boden­beschaffenheit in verminten Gebieten einkalkuliert werden – von extrem trocken bis sumpfig. Gegen Ende der Projektlaufzeit sind deshalb Tests in tatsächlichen Minen­gebieten wie etwa im Umland von Sarajevo oder in Kambodscha geplant.

Mit dem Unternehmen des Stifters, der Firma Endress + Hauser, haben die Uni-Ingenieure bereits mehrere Projekte durchgeführt. Zu FindMine steuert die Firma Sensor­technik bei. Zudem stehen den Forschern das Genfer Internationale Zentrum für Humanitäre Minen­räumung und die Schweizerische Stiftung für Minen­räumung beratend zur Seite.

Denn die Sprengkörper verursachen nicht nur menschliches Leid: Verminte Landstriche können nicht bewirtschaftet werden, was den Wieder­aufbau ehemaliger Kriegs­gebiete gefährdet. Zur Beseitigung dieser hinter­hältigen Waffen, die auch viele Jahre nach Ende eines Konflikts Zivilisten aus dem Leben reißen, leistet die Forscher­gruppe ihren Beitrag.

U. Ulm / DE