Definition und Test der Elektromagnetischen Störfestigkeit von UAS für Krisenreaktionskräfte

In großräumigen Krisensituationen können autonome Robotiksysteme bei der Unterstützung vonRettungskräften eine entscheidende Rolle spielen. Im Französisch-Deutschen Projekt ANCHORS (UAV Assisted Ad Hoc Networks for Crisis Management and Hostile Environment Sensing, Laufzeit: 2012-2015), auf deutscher Seite finanziert durch das BMBF und auf französischer Seite durch ANR, wird ein neues System entwickelt, das unbemannte Boden- und Luftfahrzeuge zu einem autonomen Sensoren-Schwarm kombiniert und darüber hinaus eine vollständige und flexible Kommunikationsinfrastruktur in Form von Digitalfunkzellen zur Verfügung stellt. Schwerpunkt der Krisenunterstützung durch ANCHORS soll als Szenar der Einsatz mit Sensoren für ionisierende Strahlung bei Unfällen sein, bei denen radioaktives Material freigesetzt wurde. Einen wichtigen Aspekt der Robustheit des Systems stellt die Elektromagnetische Störfestigkeit (EMS) als Teil der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) dar. In der Phase der Szenar-Entwicklung wurden mit den für die Hardwareentwicklung verantwortlichen Konsortialpartnern verschiedene äußere elektromagnetische Einflüsse auf das System und dessen Einzelkomponenten diskutiert. Darüber hinaus stellt die Erzeugung von Hochfrequenz innerhalb des Systems zur Realisierung des Kommunikationsnetzes eine Störquelle für alle Systemkomponenten dar, ebenso wie die Möglichkeit, die Roboter mittels Transceivern im Ausnahmefall fernsteuern zu können. Basierend auf den funktionalen Vorgaben an das System und dem festgelegten Szenar wurden Anforderungen an die Elektromagnetische Störfestigkeit des UAS und Strahlungssensoren erarbeitet. Den Rahmen bildet eine Grundanforderung an Störfestigkeit weitestgehend nach den Richtlinien für die CE-Kennzeichnung für Industrieelektronik. Zusätzlich wurden als äußere EMS aus dem Szenar die Örtlichkeit des fiktiven Einsatzes im Dortmunder Hafen mit üblichen Schiffradarfrequenzen im S- und XBand berücksichtigt. Als innere EMS wurden alle in Deutschland üblichen LTE-Frequenzen, die ISM Bänder 2,4 GHz und 5 GHz für mögliche WLAN-Verbindungen einbezogen. Bei allen diesen zusätzlichen Frequenzen ist höhere Störfestigkeit als die der CE-Grundanforderung notwendig, um den höheren Feldstärken der berücksichtigten Radaranlagen und der räumlich zur Steuerelektronik nahen Sendeantennen von On-Board-Transmittern Rechnung zu tragen. Große Sorgfalt wurde der Auswahl relevanter Funktionen eines UAS und eines Strahlungssensors gewidmet, die während der Störfestigkeitsuntersuchungen zur Diagnose überwacht werden sollten. Diese Funktionen galt es in einem Prüfaufbau mit Eingangsgrößen zu bedienen und die korrekte Funktion zu überwachen. Beide Diagnoseaufbauten mussten nachweislich selbst störfestfest sein, um eine eindeutige Prüflingsreaktion bestimmen zu können. Die Tests der Elektromagnetischen Störfestigkeit im Messlabor des Fraunhofer INT erwiesen die Erfüllung der Vorgaben an das UAS inklusive Fernsteuerung mit Datenrückkanal, sowie der Vorgaben an den Strahlungssensor. Die Ergebnisse spiegeln die Tatsache wider, dass die beiden Entwicklungsteams für UAS und Strahlungssensor die EMV schon im Elektronik-Design berücksichtigten, wie im Vorfeld dieses Projekt-Arbeitspakets diskutiert wurde.