13.11.2012
Ziel der Bachelorarbeit war es, eine flugfähige Messplattform (UAV: unmanned aerial vehicle) zu realisieren, mit deren Hilfe sich die Feldstärken an fest installierten Antennenanlagen, wie z.B. von Instrumentenlandesystemen (ILS) auf Flughäfen messen lassen. Dazu musste einerseits das UAV selbst aufgebaut werden, andererseits wurde ein Sensorsystem und eine Daten-
erfassung benötigt, welche zeitsynchron die Messdaten und Ortskoordinaten auf einem Speichermedium ablegt.
Das UAV wurde in Form eines Oktokopters realisiert, der eine genügend hohe Traglast aufweist, um das Sensorsystem auch bei Windböen kontrolliert im Raum zu bewegen. Die autonome Steuerung des UAVs erfolgt mit Hilfe der GPS/EGNOS-gestützten Navigation, sodass gezielt Wegpunkte angeflogen werden können. Auch eine Verweilzeit an solchen Messpunkten im Raum kann vorgegeben werden.
Die Messung der Feldstärke eines ILS-Landekurssenders (definiert die seitliche Ablage eines Flugzeugs von der Mittellinie der Landebahn) bei 110 MHz erfolgt über ein orthogonales Sensortripel aus Antennenelementen, die gemäß der Aufgabenstellung klein und fluggeeignet sein müssen. Die HF-Empfangssignale werden verstärkt, bandpassgefiltert und nochmals nachverstärkt. Nach der anschließenden Gleichrichtung werden die drei Signale einem AD-Wandler zugeführt. Dieser wird durch den Mikrocontroller des Datenloggers angesteuert, der auch die mit 5 Hz aufbereiteten Koordinaten aus dem GPS/EGNOS-Empfänger erhält. Somit wird alle 0,2 Sekunden ein Datensatz bestehend aus den 3-kanaligen Messdaten der Feldstärke, der Temperatur sowie der Ortskoordinate auf einer microSD-Karte abgespeichert. Obwohl besonderes Augenmerk auf die Elektromagnetische Verträglichkeit des UAVs gelegt wurde, da es auch in leistungsstarken elektromagnetischen Feldern zum Einsatz kommen soll, konnte eine hohe Empfindlichkeit des Messsystems für geringe Feldstärken bis hinab zu 40 µV/m erreicht werden. Dies ist die laut der International Civil Aviation Organisation (ICAO) vorgegebene Grenzempfindlichkeit für die elektrische Feldstärke eines Landekurssenders.
Erste Erprobungsflüge wurden erfolgreich absolviert. In Zukunft wird der Sensor auch zur Erfassung vektorieller Signale einsetzbar werden.
Bild: Foto des Oktokopter
Ansprechpartner: T. Schrader
Fachbereich 2.2: Hochfrequenz und Felder