Sensoren in der Niedriglufthöhen-Ökonomie

Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie sowie der zunehmenden Reife der Luftfahrttechnik entsteht die Niedriglufthöhen-Ökonomie zunehmend als neuer Motor für Wirtschaftswachstum und Innovation.
Die Niedriglufthöhen-Ökonomie ist eine umfassende Wirtschaftsform, die durch verschiedenste Flugaktivitäten bemannter und unbemannter Luftfahrzeuge sowie durch die Integration und Weiterentwicklung verwandter Bereiche angetrieben wird. Sie zeigt sich nicht nur in der Primär-, Sekundär- und Tertiärindustrie, sondern spielt auch eine immer wichtigere Rolle bei der Förderung der wirtschaftlichen Entwicklung, der Stärkung der sozialen Sicherheit und der Unterstützung der Landesverteidigung. In diesem chancenreichen Markt kommt der Sensortechnologie eine Schlüsselrolle zu.

Sensoren für Fluglage und Navigation

Niedrigfliegende Luftfahrzeuge wie UAVs, Hubschrauber und eVTOLs (electric Vertical Take-Off and Landing) sind hauptsächlich auf fünf Szenarien ausgerichtet: Notfalleinsätze, Logistik und Transport, Unterhaltung und Konsum sowie Land- und Forstwirtschaft.

Die in autonomen Navigationssystemen eingesetzten Sensoren umfassen u. a.:

• GPS,

• Inertiale Messeinheiten (IMUs),

• Bildsensoren,

• LiDAR,

• Millimeterwellenradar,

• Ultraschallradar,

• MEMS-Ultraschallsensoren,

• Infrarotsensoren,

• Barometer,

• Magnetometer und elektronische Wettersensoren.

Ultraschallradar

Im bodennahen Bereich stoßen Barometer bei präziser Entfernungsbestimmung an ihre Grenzen. Hier bietet das Ultraschallradar entscheidende Vorteile. In Kombination mit Barometern liefert es UAVs und Flugtaxis Echtzeitinformationen zur Hinderniserkennung, um Kollisionen zu vermeiden und einen sicheren Flug in Bodennähe zu gewährleisten. Zudem lässt sich das Ultraschallradar mit anderen Sensoren – etwa Millimeterwellenradar, LiDAR oder Kameras – vernetzen, um die Umgebungswahrnehmung weiter zu verbessern.

Millimeterwellenradar

Dank seiner hohen Messgenauigkeit bei Entfernung und Geschwindigkeit ist das Millimeterwellenradar für Schwebeflüge in niedriger Höhe unverzichtbar. Es nutzt Antennentechnologien im Millimeterwellenbereich sowie präzise Algorithmen und ermöglicht den Betrieb bei allen Wetterbedingungen. Mit enger Strahlbreite und hoher Energie-Fokussierung erreicht es eine Genauigkeit im Millimeterbereich bei Messreichweiten bis zu 100 m. Vorteile sind u. a. hohe räumliche Auflösung, starke Störfestigkeit und Mehrzielverfolgung – ideal für die Niedriglufthöhen-Überwachung.

MEMS-Ultraschallsensor

MEMS-Ultraschallsensoren sind für den Niedrigflug von UAVs entscheidend. Sie ermöglichen präzise Hinderniserkennung, zuverlässige Kollisionsvermeidung sowie sicheres, automatisches Landen.
Die neue Sensorgeneration kombiniert MEMS-Mikro-Nano-Fertigung mit piezoelektrischen Dünnschichtmaterialien und integriert Sende- und Empfangsfunktion in einem Bauteil. In Fusion mit Daten von IMU, GPS und weiteren Sensoren steigert sie die Navigationsgenauigkeit, Flugstabilität und Steuerpräzision – und hebt damit die Gesamtleistung von UAVs auf ein neues Niveau.

Sensoren für Zustandsüberwachung

Auch in der Überwachung des Flugzeugstatus spielen Sensoren eine zentrale Rolle – u. a. bei der Kontrolle von Motoren, Batteriepacks, Fracht oder Logistikausrüstung. Eingesetzte Sensoren sind Drucksensoren, Thermal-Runaway-Sensoren für Batterien, Stromsensoren oder Vibrationssensoren.

Drucksensoren messen Höhenunterschiede durch Änderungen des Luftdrucks und überwachen den Flugstatus. Selbst bei GPS-Schwäche können sie – kombiniert mit Radar, LiDAR oder Kamera – präzise Positionsinformationen liefern.

Vibrationssensoren wandeln mechanische Schwingungen in elektrische Signale um. Sie erfassen Unwuchten, Fehlausrichtungen oder Lagerabnutzung und verhindern so Ausfälle und Unfälle – entscheidend für die Betriebssicherheit.

Sensoren für Datenerfassung

Während Inspektionen werden Sensoren zur Erfassung vielfältiger Daten genutzt – etwa Geländeformen, Gebäude oder Leitungsnetze.

• Laser- und Abstandssensoren erfassen Höhe und Entfernung.

• Bildsensoren mit piezoelektrischem Fokusmotor ermöglichen mikrometergenaue Fokussierung, liefern klare Bilddaten für Analysen und arbeiten energiesparend sowie störungsfrei.

Bei bemannten Luftfahrzeugen wie Flugtaxis kommt zudem das CPD-Programm zum Einsatz, um den Gesundheitszustand der Insassen zu überwachen.

Vitalzeichen-Monitoring

Das System misst während des Flugs kontinuierlich Herzfrequenz, Blutdruck und Körpertemperatur der Passagiere. Bei Auffälligkeiten wird der Flugplan automatisch angepasst, ein Landeplatz gesucht oder Rettungskontakt hergestellt. Diese permanente Überwachung erhöht sowohl die Sicherheit als auch das Vertrauen der Passagiere und liefert Daten für die Gesundheitsforschung und Prävention.

Signal-Booster RF-Modul

Das RF-Modul verbessert die Kommunikationsqualität, Reichweite und Störsicherheit von Luftfahrzeugen in komplexen Umgebungen. Mit hoher Bandbreite, niedriger Latenz und hoher Zuverlässigkeit sichert es die stabile Kommunikation für Flugsteuerung und Datentransfer – eine Voraussetzung für den erfolgreichen Abschluss von Missionen.

Fazit

Der Aufstieg der Niedriglufthöhen-Ökonomie eröffnet enorme Chancen für die Sensortechnologie. Als „Augen“ und „Ohren“ der Fluggeräte übernehmen Sensoren die entscheidende Aufgabe, Umgebungsinformationen zu sammeln. Sie sind Schlüsselkomponenten für autonome Navigation, Kollisionsvermeidung, Zustandsüberwachung und Datenerfassung.

Sensoren steigern nicht nur die Leistung und Sicherheit von Luftfahrzeugen, sondern fördern auch die Innovation angrenzender Bereiche. Mit der weiteren Ausweitung der Niedriglufthöhen-Ökonomie und den Fortschritten in der Sensortechnologie werden Sensoren in immer mehr Anwendungsfeldern eine tragende Rolle spielen – und entscheidend zum nachhaltigen Wachstum dieser Zukunftsbranche beitragen.