Polarimetrisches Ultra-Breitband MIMO Radar zur hochauflösenden Bodenradarbildgebung und Sprengfallendetektion Akronym: MEDICI-POLARIs

• Antragsteller: Dr.-Ing. Christoph Baer; Dr.-Ing. Jan Barowski; Dr.-Ing. Jürgen Sachs
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249700234

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt MEDICI wurden verschiedene Forschungsaspekte abgeleitet, um die radarbasierte Minensuche effizienter und sicherer zu gestalten. Die aus diesen abgeleiteten Forschungsansätzen resultierenden und im Projekt MEDICI-Polaris implementierten Ansätze umfassen die Entwicklung und Erweiterung eines neuen Code- Radarsystems mit einem neuartigen Antennenkonzept. Der innerhalb des Projekts erstellte vollpolarimetrische Radar-Demonstrator weist eine größere Bandbreite, verbessertes transientes Übertragungsverhalten und höhere Messdynamik auf. Hinsichtlich der untersuchten Radarbildgebung wurden neue und verbesserte Rückprojektionsalgorithmen erforscht, die unebene Grenzflächen berücksichtigen und Verkürzungseffekte ausgleichen können, die durch Messungen im Boden verursacht werden. Die entwickelten Algorithmen sind adaptiv und selbstregulierend, um sicherzustellen, dass das berechnete Bodenradarbild immer die höchst-mögliche Auflösung aufweist. Für eine effiziente und korrekte Ausführung dieser entwickelten Algorithmen ist jedoch eine gute anfängliche Schätzung der Bodenpermittivität erforderlich. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wurde im dritten Teil des Projekts ein Zeitbereichssensor auf der Basis von dielektrischen Wellenleitern erforscht, der eine einfache, aber hochpräzise Messung der Permittivität ermöglicht. Der erforschte Sensor wird einfach in das zu untersuchende Medium eingeführt. Unter Verwendung orthogonaler Ausbreitungsmoden und eines integrierten Transpolarisationsreflektors wurde ein Zeitbereichs-Transmissometrie (TDT)-Sensor erforscht, der aufgrund seiner pseudo-transmissiven Eigenschaften bei der Datenauswertung keine a priori Informationen über die Einführtiefe benötigt. Alle im Projekt erreichten Leistungen tragen allgemein zum Stand der Technik bei, insbesondere aber zur Minenräumtechnologie. Zukünftige Forschungsinitiativen werden von den Projektergebnissen profitieren. Darüber hinaus können die erzielten Ergebnisse an andere Forschungsbereiche angepasst werden und die Untersuchungen in den Bereichen Materialcharakterisierung und Radarbildgebung oder sogar medizinische Diagnostik befruchten. Da Partner von der Universidad Nacional de Colombia aktiv am Projekt teilgenommen haben, ist es wichtig zu betonen, dass MEDICI-POLARIS als internationales Projekt durchgeführt wurde. Dies hat die internationalen Kontakte der Universitäten erweitert und den Studierenden ermöglicht, einen Teil ihrer Abschlussarbeiten im Ausland zu globalen Forschungsthemen durchzuführen, was neben der reinen Forschungsarbeit äußerst erfreulich ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• A Highly Accurate Pseudo-Transmission Permittivity Sensor basing on Rectangular Dielectric Waveguides. 2022 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC) (2022, 11, 29), 109-111. IEEE.
  Baer, Christoph
  
• A Novel Localization System in SAR-Demining Applications Using Invariant Radar Channel Fingerprints. Sensors, 22(22), 8688.
  Karsch, Nicholas; Schulte, Hendrik; Musch, Thomas & Baer, Christoph
  
• A Statistical FDFD Simulator for the Generation of Labeled Training Data Sets in the Context of Humanitarian Demining using GPR. 2022 IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization (NEMO) (2022, 7, 6), 1-3. IEEE.
  Schorlemer, Jonas; Jebramcik, Jochen; Baer, Christoph; Rolfes, Ilona & Schulz, Christian
  
• Cognitive FMCW-Radar Concept for Ultrafast Spatial Mapping using Frequency Coded Channels. 2021 18th European Radar Conference (EuRAD) (2022, 4, 5). IEEE.
  Karsch, Nicholas; Baer, Christoph & Musch, Thomas
  
• Comparison of Short-Range SAR Imaging Algorithms for the Detection of Landmines using Numerical Simulations. 2021 18th European Radar Conference (EuRAD) (2022, 4, 5). IEEE.
  Schorlemer, Jonas; Jebramcik, Jochen; Rolfes, Ilona & Barowski, Jan
  
• A Line Length Independent, Pseudo-Transmission Permittivity Sensor Basing on Dielectric Waveguides. IEICE Transactions on Electronics,E106.C(11), 689-697.
  BAER, Christoph
  
• Configurable Pseudo Noise Radar Imaging System Enabling Synchronous MIMO Channel Extension. Sensors, 23(5), 2454.
  Bräunlich, Niklas; Wagner, Christoph W.; Sachs, Jürgen & Del Galdo, Giovanni
  
• Microwave Angiography by Ultra-Wideband Sounding: A Preliminary Investigation. Diagnostics, 13(18), 2950.
  Chamaani, Somayyeh; Sachs, Jürgen; Prokhorova, Alexandra; Smeenk, Carsten; Wegner, Tim Erich & Helbig, Marko
  
• Shut Off! – Hybrid BICMOS Logic for Power-Efficient High Speed Circuits. 2023 19th International Conference on Synthesis, Modeling, Analysis and Simulation Methods and Applications to Circuit Design (SMACD),ch 4(2023, 7, 3), 1-4. IEEE.
  Wagner, Christoph W.; Bräunlich, Niklas; Drenkhahn, Kevin E. & Gläser, Georg
  
• A Radar Echo Simulator for the Synthesis of Randomized Training Data Sets in the Context of AI-Based Applications. Sensors, 24(3), 836.
  Schorlemer, Jonas; Altholz, Jochen; Barowski, Jan; Baer, Christoph; Rolfes, Ilona & Schulz, Christian