Quelle: Fraunhofer FHR 11. Mai 2023.

11. Mai 2023 – Als Pilotanwendung fungiert dabei die Überwachung von Schienenstrecken. Das Projekt läuft bis zum 30. November 2025.

Konsortialpartner des Projektes sind neben dem Fraunhofer FHR die Universitet U NISU (NIS), die Fondazione Bruno Kessler (FBK), Antwerp Space (AWS), das Institut für angewandte Systemtechnik Bremen (ATB) und die OHB Digital Connect GmbH, die auch die Projektkoordination innehat. Das Fraunhofer FHR arbeitet im Rahmen von IIMEO an der Konzeptentwicklung eines Small-SAT NewSpace Entwicklungsprototypen zur echtzeitnahen und hochauflösenden SAR/EO Erdbeobachtung kritischer Infrastruktur aus dem All. Die zukünftige Klein-Satelliten Konstellation im Low Earth Orbit (LEO) soll dabei mit einem abbildenden Radar (Synthetic Aperture Radar, SAR) ausgerüstet sein, welches im Ka-band arbeitet und eine Mindestauflösung von 50 cm hat.

„Das Fraunhofer FHR entwickelt und validiert dazu neuartige Algorithmen zur hochaufgelösten Echtzeitprozessierung der Ka-band SAR Daten bis Level 1 und stellt die Echtzeit-Prozessierten Daten an die weitere Change-Detection Prozessierungskette zur Verfügung. Hierzu gehören auch Konzepte für eine spätere SAR/VIS Fusion unter Betrachtung verschiedener Illuminationsmodi“, so Dr. Stephan Palm, IIMEO Projektleiter am Fraunhofer FHR. „Des Weiteren wird das Fraunhofer FHR als Testplattform ein adaptiertes Miranda 35 Ka-Band FMCW SAR zur Verfügung stellen um in mehreren Messkampagnen die zur Validierung der Algorithmen erforderlichen Daten zu akquirieren. Dazu muss zusätzlich der Sensor in das Flugzeug von OHB integriert werden. Die Daten sollen dabei mit möglichst ähnlichen Parametern erflogen werden wie in einer späteren LEO Konstellation erwartet. Zum Abschluss des Projektes wird es auf Basis des entwickelten Demonstrators und Konzeptes eine Live-Demonstration über kritischer Infrastruktur geben zur echtzeitnahen Evaluierung,“ so Palm weiter.

„Energieversorgung, Kommunikation, Verkehr – die globalisierte Gesellschaft ist in hohem Maße abhängig von funktionierenden Infrastrukturen. Typische Beispiele sind Straßen und Schienenstrecken, aber auch Wasserleitungen, Datenkabel und Stromtrassen“, erklärt OHB-Projektkoordinator Daro Krummrich. „Wie kritisch diese Infrastrukturen für das tägliche Leben sind, zeigt sich vor allem, wenn es zu Störungen kommt. Diese können zum Beispiel durch Naturkatastrophen, Extremwetterereignisse oder gezielte Manipulation verursacht werden. Um die Funktionsfähigkeit kritischer Systeme nach einem Schadensfall zeitnah wiederherstellen zu können, ist ein schneller Überblick über die Gesamtsituation wichtig. Bei IIMEO geht es deshalb darum, wie Funktionsausfälle an Infrastrukturen unabhängig von lokalen Wetterbedingungen und Lichtverhältnissen, vollautomatisiert, auf großer Fläche und nahezu in Echtzeit detektiert werden können.“

Konkret soll im Rahmen des Projektes ein Satellitensystem ganz im Sinne von New Space entwickelt werden: Da zum Infrastrukturmonitoring eine globale Abdeckung und Wiederbesuchszeiten von unter einer Stunde erforderlich sind, gehen die Projektpartner davon aus, dass eine geeignete Konstellation im niedrigen Erdorbit (500 bis 900 Kilometer Höhe) aus mindestens 24 Kleinsatelliten besteht. Als Nutzlast sollen bildgebende Radarinstrumente (Synthetic Aperture Radar, SAR) zum Einsatz kommen, die durch Sensoren für den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (Visible Light, VIS) ergänzt werden. Dadurch können auch bei Nacht und starker Bewölkung hochauflösende Bilder generiert werden.

Ebenfalls im Fokus des Projektes und im Einklang mit den Ansätzen von New Space steht die Entwicklung von Algorithmen. Da bei einer kontinuierlichen globalen Überwachung von Infrastruktur mit SAR- und VIS- Sensoren gigantische Datenmengen produziert werden, ist es notwendig, dass diese bereits an Bord der Satelliten prozessiert werden. Dadurch soll vermieden werden, dass der Daten-Downlink eine Engstelle des Systems darstellt. Davide Di Domizio, Research Programme Administrator bei der European Health and Digital Executive Agency (HaDEA), erklärt: „Im Jahr 2022 wurde im Arbeitsprogramm von Horizont Europa das ehrgeizige Ziel festgelegt, die Leistungsfähigkeit der Schlüsseltechnologien für künftige Erdbeobachtungssysteme bis 2028 zu demonstrieren. Mit der Entwicklung des geplanten On-Board-Datenprozessors ist IIMEO gut positioniert, um einen wichtigen Beitrag zu dieser Mission zu leisten.“

Nach Abschluss der Entwicklungsphase sollen alle relevanten Schlüsseltechnologien zunächst zu einem flugzeuggetragenen Technologiedemonstrator zusammengeführt werden. Ziel der für das Jahr 2025 geplanten Flugkampagne ist, den End-to-End-Prototyp-Downstream-Service einschließlich der Datenverarbeitung an Bord zu demonstrieren. Als Beispielanwendung soll dabei die automatisierte Erkennung von Hindernissen auf Schienenstrecken dienen. Als Kooperationspartner und Pilotnutzer konnte dafür die nationale Gesellschaft für die Verwaltung der Eisenbahninfrastruktur in Serbien gewonnen werden. „Ein satellitengestütztes automatisches Überwachungssystem ermöglicht es, hochwertige Informationen über den Zustand der Infrastruktur in Echtzeit zu sammeln, ohne dass der reguläre Verkehr unterbrochen werden muss und ohne dass Personal vor Ort benötigt wird“, betont Dipl.-Ing. Slobodan Rosić, Risikomanager für die serbische Eisenbahninfrastruktur.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Fraunhofer FHR

Der Beitrag Überwachung kritischer Infrastruktur aus dem All: Fraunhofer FHR arbeitet an Projekt IIMEO erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: OHB SE.

Bremen, 17. November 2021. Europas Metropolen leiden zunehmend unter den Folgen des Klimawandels. Vor allem langanhaltende Hitzewellen stellen dabei eine Bedrohung für die Gesundheit der Bevölkerung dar. Um dieser Bedrohung zu begegnen, ist es wichtig, ihre Ursachen zu verstehen und rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen zu identifizieren. Vor diesem Hintergrund fördert die EU im Programm Horizont 2020 das Projekt „Next Generation City Climate Services Using Advanced Weather Models and Emerging Data Sources“, kurz: CityCLIM. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer cloudbasierten Datenplattform, die basierend auf Daten aus Wettermodellen, Erdbeobachtung und Messungen am Boden speziell für Städte verschiedene Wetter- und Klimadienste zur Verfügung stellt. Die Umsetzung erfolgt durch ein Unternehmenskonsortium in Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Arbeitsgruppen und vier ausgewählten europäischen Modellstädten. Die OHB System AG, ein Tochterunternehmen der Raumfahrt- und Technologiegruppe OHB SE, koordiniert das Projekt.

Hitzewellen vor allem in dicht besiedelten Gebieten ein Problem
Durch den Klimawandel treten Hitzewellen immer häufiger auf. Insbesondere in dicht besiedelten Gebieten halten sich hohe Temperaturen länger und auch nachts wird oft nur eine geringe Abkühlung erreicht. Aus diesem Grund ist die Gesundheitsbelastung durch Wärme in Städten deutlich höher als im Umland. Im Projekt CityCLIM soll deshalb speziell für Metropolregionen ein eigenes Wettervorhersagemodell entwickelt werden. Anders als übliche Vorhersagemodelle, deren Auflösung zumeist im Bereich von mehreren Kilometern liegt, soll das neue Modell eine Auflösung von einhundert mal einhundert Metern aufweisen. Zudem sollen in dem Modell Daten von Wettersatelliten mit Messwerten aus der Luft und am Boden gesammelten Informationen kombiniert werden. Als Datenquellen sollen dabei unter anderem existierende Services des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus und von der Bevölkerung selbst zur Verfügung gestellte Informationen eingebunden werden.

Wetter- und Klimadienste für die breite Öffentlichkeit
Die mit dem verbesserten Modell gemachten Berechnungen sollen der breiten Öffentlichkeit anschließend in Form von verschiedenen Wetter- und Klimadiensten zugänglich gemacht werden. Angedacht sind zudem weitere Dienste speziell für Stadtverwaltungen und andere Behörden. Durch diese soll es unter anderem möglich werden, den Effekt von stadtplanerischen Maßnahmen als Reaktion auf den Klimawandel zu untersuchen. In diesem Zusammenhang angedacht ist zum Beispiel die Analyse der Auswirkungen von Grün- und Wasserflächen auf das städtische Klima.

Umsetzung durch europäisches Konsortium
An der Umsetzung des Projektes sind mehrere europäische Unternehmen beteiligt, darunter vier aus der OHB-Gruppe: OHB System fungiert als Projektkoordinator und ist für die Aufbereitung und Bereitstellung der raumfahrtbasierten Erdbeobachtungsdaten zuständig. Die OHB Digital Connect wird ein flugzeuggestütztes System einsetzen, um die berechneten Modellvorhersagen mit Thermal-Infrarot-Messdaten zu validieren. OHB Digital Services ist für die Entwicklung der cloudbasierten Datenplattform zuständig, in der sämtliche Eingangsdaten zusammengeführt und anschließend als City Climate Services zur Verfügung gestellt werden. Die Durchführung von Service-Demonstrationen in den vier ausgewählten Modellstädten wird durch die OHB Digital Solutions aus Österreich organisiert.

Zu den weiteren industriellen und akademischen Partnern zählt unter anderem das Institut für angewandte Systemtechnik Bremen GmbH (ATB), welches gemeinsam mit OHB die technische Koordinierung des Projektes übernimmt und zudem die Entwicklung der cloudbasierten Datenplattform unterstützt. Die Firma Meteologix AG, eine Tochterfirma der Kachelmann GmbH, ist als zentraler Bestandteil des Projektes für die Entwicklung des hochaufgelösten Wettermodells und die Bereitstellung der präzisen Wettervorhersagen zuständig. Als weiterer wissenschaftlicher Partner ist die Global Change Unit der Universität Valencia beteiligt, die neuartige Verfahren der raumfahrt- und luftgestützten Datenverarbeitung einbringen wird. Ebenfalls Teil des Projektes ist das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung aus Leipzig, welches Methoden entwickeln wird, um durch die Bevölkerung erhobenen Daten einzubinden.

Vier Modellstädte als Partner
Um die in Aussicht gestellten Dienste möglichst anwendungsorientiert zu gestalten, wird das Projekt CityCLIM zudem in enger Zusammenarbeit mit vier ausgewählten Modellstädten durchgeführt. Bei diesen handelt es sich um Karlsruhe in Deutschland, die Stadt Luxemburg, Valencia in Spanien und Thessaloniki in Griechenland. Die Modellstädte tragen unter anderem dadurch zum Projekt bei, dass sie ihre spezifischen Anforderungen an die City Climate Services und die Datenplattform definieren, die Datenbereitstellung unterstützen und eine Validierung der Projektergebnisse im realen Umfeld ermöglichen.

OHB-Projektkoordinator Dr. Stephan Holsten freut sich, dass die Europäische Kommission das Projekt CityCLIM ausgewählt hat und mit fünf Millionen Euro fördert: „Wir konnten als Konsortium ein starkes Angebot unterbreiten. Gemeinsam mit der kürzlich gegründeten Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (CINEA) der Europäischen Kommission machen wir uns nun an die Arbeit und werden eine technische Basis für die Bekämpfung der negativen Effekte des Klimawandels in Städten schaffen. Für OHB ist das Projekt CityCLIM ein weiterer Baustein in unserer Strategie zur stärkeren Nutzung von Erdbeobachtungsdaten und der Entwicklung von anwendungsorientierten Diensten.“

Der Startschuss für das Projekt ist bereits am 1. Oktober 2021 gefallen, die Bearbeitungsphase beträgt insgesamt 36 Monate.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Heiß, heißer, Stadt: OHB koordiniert Projekt CityCLIM erschien zuerst auf Raumfahrer.net.