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Sicherheit und Verteidigung im FokuS aktueller ForSchung
Sicherheit und Verteidigungim FokuS aktueller ForSchung
GruSSwort
Das geänderte Aufgabenspektrum der Bundeswehr verbunden
mit den fortdauernden Einsätzen der Bundeswehr haben
eine Fortentwicklung der Beschaffungsverfahren und eine
Beschleunigung von Realisierung von Material und Ausrüstung
notwendig gemacht. Nicht mehr die Kampfwertsteigerung
oder ein Nachfolgedenken von Systemen steht im Mittelpunkt
der Betrachtungen, sondern das notwendige Fähigkeitsprofil
der Bundeswehr. Dabei stehen die weltweite Marktanalyse,
die verstärkte Nutzung ziviler Erkenntnisse, Fähigkeiten und
Produkte, die Partnerschaft mit der Wirtschaft sowie die
industrielle Kooperation – insbesondere im europäischen Kon-
text – im Vordergrund. Die schnelle Umsetzung der Ergebnisse
angewandter Forschung im operationellen Zusammenhang in
neuem Material und Ausrüstung ist dabei von hoher Bedeu-
tung für die Einsatzfähigkeit der Streitkräfte.
Im Rahmen der Aufgabenwahrnehmung zur Deckung des
Bedarfs der Streitkräfte werden sowohl im Amtsbereich und
bei den Wehrwissenschaftlichen Dienststellen als auch in ex-
ternen Organisationen Forschungs- und Technologievorhaben
(F&T-Vorhaben) durchgeführt. Dabei kommt den Forschungs-
arbeiten der grundfinanzierten Institute besondere Bedeutung
zu. In Ergänzung zur verfügbaren zivilen Forschung mit ihren
für die Wehrtechnik zu nutzenden Ergebnissen sind von den
Forschungsinstituten als zentrale Aufgaben zu bewältigen:
- Bereitstellung des für intelligente und wirtschaftliche
Ausrüstungsentscheidungen erforderlichen wissenschaft-
lichen und technologischen Know-hows
- Anbieten neuer technologischer Lösungen und Erkennen
der Relevanz neuer Technologien für die Fähigkeiten der
Streitkräfte
- Erarbeitung generischer neuer (Teil-)Systemkonzepte,
- Erarbeitung von Beiträgen für eine europäische Forschungs-
und Technologiebasis sowie für die nationale Kooperations-
fähigkeit
- Mitwirkung beim Erhalt der wehrtechnischen Kompetenz in
Deutschland
Ein wesentlicher Teil der vom BMVg aufgewandten Haushalts-
mittel für den Bereich Forschung und Basistechnologie wird
den grundfinanzierten Instituten verschiedener Forschungsge-
sellschaften zur Verfügung gestellt, um die für F&T notwen-
digen und längerfristig angelegten Planungen und Prozesse
sicherzustellen. Hierzu gehören die Fraunhofer-Gesellschaft
(FhG) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) sowie das Deutsch-Französische Forschungsinstitut
Saint-Louis (ISL). Im Jahr 2009 wurden entsprechend unserer
langfristigen Pläne, die grundfinanzierten Forschungskapa-
zitäten zu bündeln sowie die wehrtechnischen Institute für
den zivilen Markt zu öffnen, die drei Institute der ehemaligen
Forschungsgesellschaft für Angewandte Naturwissenschaften
FGAN in das Netzwerk der Fraunhofer-Gesellschaft überführt
und gehören nun dem in dieser Broschüre vorgestellten
Fraunhofer-Verbund »Verteidigungs- und Sicherheitsfor-
schung« (VVS) an.
Die Fraunhofer-Gesellschaft ist in der Forschungslandschaft
Deutschlands als Transfer-Organisation der angewandten
Forschung zwischen der Grundlagenforschung und den Unter-
nehmen der Wirtschaft tätig. Sie forscht und entwickelt bis zur
Anwendungs- und Einsatzreife von Produkten und Verfahren.
Von den gegenwärtig 59 Fraunhofer-Instituten befassen sich
derzeit die acht in dieser Broschüre vorgestellten Institute mit
wehrtechnischen Fragestellungen.
Seit seiner Gründung im November 2002 bündelt der Verbund
Verteidigung und Sicherheit nahezu alle derzeitigen wehr-
technischen Forschungsaktivitäten der Fraunhofer-Gesell-
schaft. Das verbindende Element für die Institute des
Ver bundes ist die Verteidigungsforschung unter der Förderung
durch das Bundesministerium der Verteidigung mit seinem
Rüstungsbereich. In ihren Forschungsarbeiten behandeln
die Institute weiterhin ihre angestammten unterschiedlichen
technologischen und technischen Fachgebiete.
Mit großer Aufmerksamkeit verfolgen die Institute die von
der Europäischen Kommission im Rahmen der Bildung einer
umfassenden europäischen Sicherheitspolitik begonnene För-
derung und Ausrichtung einer gemeinsamen Sicherheitsfor-
schung. Gerade hier wird die aus nationaler Sicht angestrebte
Beteiligung der Institute, wo sinnvoll und möglich, als Chance
von gleichsam kompetenten wie integrativen Bindegliedern
zwischen den zivilen und militärischen Elementen dieses
Themenkomplexes gesehen, zumal die Sicherheitsforschung
im laufenden 7. Forschungsrahmenprogramm der Kommission
mit einem Volumen von 1,4 Mrd. Euro für den Zeitraum von
2007 bis 2013 eine zunehmende Bedeutung eingenommen
hat.
Ministerialrat Rainer KrugReferatsleiter BMVg Rü IV 2
V e r b u n d V e r t e i d i g u n g s - u n d s i c h e r h e i t s f o r s c h u n g V V s
Vorwort
Der Fraunhofer-Verbund »Verteidigungs- und Sicherheits-
forschung« (VVS) – einer der sieben Institutsverbünde der
Fraunhofer-Gesellschaft – ist ein einzigartiges Netzwerk in der
zivilen und wehrtechnischen angewandten Forschung. Nach
der im August 2009 erfolgten Eingliederung der Forschungs-
gesellschaft für Angewandte Naturwissenschaften (FGAN)
in die Fraunhofer-Gesellschaft bündelt der VVS mit seinen
acht Mitgliedsinstituten den größten Teil der institutionellen
Forschung des Bundesministeriums für Verteidigung. Zu
den sechs VVS Instituten EMI, IAF, ICT, IITB, INT und IIS (als
Gastmitglied) kommen nun die neuen Fraunhofer-Institute
FHR, FKIE am Standort Wachtberg und FOM in Ettlingen.
Letzeres wird in einer Fusion am 1. Januar 2010 zusammen
mit dem IITB zum neu geschaffenen Fraunhofer-Institut für
Optronik,Systemtechnik und Bildauswertung IOSB.
Obgleich das Leistungsspektrum dieser acht Institute ein
sehr breites Themenfeld bedient, bleibt das übergeordnete
und verbindende Element die wehrtechnische Forschung,
gefördert und unterstützt durch das Bundesministerium der
Verteidigung. Die in der vorliegenden Broschüre dargestellten
Forschungsthemen dieser Fraunhofer-Institute verdeutlichen
das breite Spektrum der Arbeiten einerseits und andererseits
die fachlichen Synergien, die sich aus einer Kombination der
Kompetenzen ergeben.
In vielen Fachgebieten der angewandten Forschung war in der
Vergangenheit die wehrtechnische Forschung der Impulsgeber,
der neue Themen initiierte und vorantrieb (bekanntestes
Beispiel ist die Entwicklung vom Darpanet zum Internet). Mitt-
lerweile hat in der überwiegenden Zahl der Gebiete die zivile
Forschung diese Rolle übernommen. Damit kommt den hier
beschriebenen Forschungsinstituten, die sowohl wehrtech-
nische als auch zivile Forschung durchführen, eine wichtige
Aufgabe zu, nämlich den Wissenstransfer zu betreiben und
sicherzustellen, dass die großen Fortschritte in der zivilen
Forschung auch in der Wehrtechnik ihre An wen dung finden.
Ein weiteres entscheidendes Thema ist die Forschung auf den
Gebieten mit rein wehrtechnischer Aufgabenstellung, für die
es praktisch keine zivile Forschung (z. B. an Universitäten) gibt.
Hier nehmen die VVS-Institute, die sich z. B. mit der Entwick-
lung und Anwendung von energetischen Materialien (Spreng-
stoffen und Treibladungen), mit waffenspezifischen Aspekten
(dem generellen Thema Schutz und Wirkung) und der mit
Waffensystemen verbundenen Sensor- und Informationstech-
nik befassen, eine Sonderstellung ein. Das Bundesministerium
der Verteidigung und seine nachgeordneten Behörden sind in
diesem Bereich die wesentlichen Auftraggeber.
Seit den Ereignissen des September 2001 betrachten Politik,
Wirtschaft und Gesellschaft das Thema Sicherheit unter
veränderten Gesichtspunkten. Angesichts neuer Sicherheits-
bedrohungen, welche nicht selten asymmetrischer Natur
sind – wie der global agierende Terrorismus – sowie eines
erweiterten Verständnisses des Begriffs »Sicherheit«, welcher
ein präventives Verständnis von Sicherheit beinhaltet, ist die
wachsende Bedeutung der Sicherheitsforschung offenkundig.
Nationale und europäische Forschungsinstitutionen befassen
sich in stark zunehmendem Maße mit der Entwicklung von
Sicherheitstechnologien. Der Anspruch der angewandten
Forschung und damit des Fraunhofer VVS muss sein, Gefähr-
dungen und Risiken für die vielen sensiblen Komponenten
unserer lebensnotwendigen Infrastruktur zu erkennen,
zu analysieren und schließlich Lösungen zur Minderung
oder Vermeidung von Risiken zu entwickeln. Entsprechend
seines Selbstverständnisses strebt der Verbund neben diesen
Aufgaben an, den Diskurs innerhalb der europäischen
Sicherheitsforschungs-Community zu fördern. Deshalb richtet
der VVS jährlich die national führende Sicherheitsforschungs-
konferenz »Future Security« aus. Darüber hinaus sind die
Baden-Württembergischen VVS Institute unter Leitung des
Fraunhofer EMI im Innovationscluster »Future Security BW«
organisiert. Dieser bündelt die regionalen Kompetenzen aus
dem Bereich der zivilen Sicherheitsforschung. In mehreren
Projekten entwickeln die Forschungsinstitute gemeinsam mit
Universitäten, Industrie und Behörden innovative technologi-
sche Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung und erforschen
gleichzeitig den gesellschaftlichen Rahmen.
Die acht Fraunhofer-Institute EMI, FHR, FKIE, IAF, ICT, INT, IIS
sowie das IOSB stellen sich in der vorliegenden Broschüre mit
einer Darstellung ihrer Forschungsthemen in verdichteter Form
vor. Durch die stete und zuverlässige Förderung durch das
Bundesministerium der Verteidigung werden sie die großen
anstehenden Aufgaben bewältigen können und auch in ihrer
zukünftigen Entwicklung gesichert sein.
Prof. Dr. Klaus Thoma
Sprecher des Fraunhofer-
Verbunds Verteidigungs-
und Sicherheitsforschung VVS,
Leiter des Fraunhofer-Instituts
für Kurzzeitdynamik, Ernst-
Mach-Institut EMI
V e r b u n d V e r t e i d i g u n g s - u n d s i c h e r h e i t s f o r s c h u n g V V s
Die Fraunhofer-Gesellschaft ist Gesellschaft, Staat und
Wirtschaft gleichermaßen verpflichtet. Entsprechend diesem
Selbstverständnis nimmt sie neben der Unterstützung der
Wirtschaft auch gesamtgesellschaftliche Aufgaben wahr. Seit
ihrer Gründung ist die Fraunhofer-Gesellschaft neben dem
Bundesministerium für Bildung und Forschung auch dem
Bundesministerium der Verteidigung (BMVg) verpflichtet und
deckt durch ihr Leistungsspektrum den weitaus größten Teil
der institutionellen Forschung des BMVg ab. Die Forschung im
Bereich Verteidigung und Sicherheit steht damit bei einigen
Instituten der Gesellschaft im Mittelpunkt ihrer wissenschaftli-
chen Arbeit.
Darüber hinaus ist durch neue Sicherheitsbedrohungen und
deren politische Auswirkungen eine national wie international
neue Gefährdungslage entstanden. Heutige Industriegesell-
schaften, deren hochkomplexe und vernetzte öffentliche wie
private Infrastrukturen immer verletzlicher erscheinen ange-
sichts der Vielschichtigkeit möglicher Bedrohungen, benötigen
in zunehmendem Maße Lösungen, um die Sicherheit ihrer
Bürger zu gewährleisten. Zugleich schwinden in der deutschen
wie internationalen Sicherheitsarchitektur ehemals klar
definierte Grenzen zwischen innerer und äußerer Sicherheit
mit weitreichenden Folgen für Art und Einsatz moderner
Sicherheitstechnologien. Heutige Gefährdungsszenarien, die
oft weit außerhalb deutscher Grenzen entstehen, haben zu
einem neuen Sicherheitsverständnis geführt. Die sich daraus
ergebenden Herausforderungen bilden den Rahmen der
heutigen Verteidigungs- und Sicherheitsforschung. Insbeson-
dere die Streitkräfte der Bundeswehr, deren Einsatzspektrum
vorwiegend im Bereich der Konfliktverhütung und Krisenbe-
wältigung verläuft, sehen sich technologisch wie logistisch
in vielen Einsatzgebieten mit unterschiedlichen Bedrohungen
konfrontiert. Damit die Bundeswehr diesen Aufgaben mit dem
nötigen Schutz begegnen kann, ist es Anspruch der Verteidi-
gungsforschung, dafür notwendige Lösungen zu entwickeln.
Vor diesem Hintergrund und zur generellen Stärkung der
Position der wehrtechnischen Forschung haben sich im No-
vember 2002 fünf Fraunhofer-Institute zusammengeschlossen
mit dem Ziel, ihre Forschungsaktivitäten in diesem Bereich
zu koordinieren und zu bündeln. Gründungsmitglieder des
Verbunds Verteidigungs- und Sicherheitsforschung (VVS)
sind das Fraunhofer IAF (Angewandte Festkörperphysik), das
Fraunhofer ICT (Chemische Technologie), das Fraunhofer
INT (Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen), das
Fraunhofer EMI (Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut) und
das Fraunhofer IITB (Informations- und Datenverarbeitung). Als
weiteres Mitglied trat das Fraunhofer IIS (Institut für Integrierte
Schaltungen) dem Verbund als Gast bei. Die Geschäftsstelle
des Verbunds befindet sich am Fraunhofer EMI in Freiburg.
Gemäß den langfristigen Plänen des BMVg, die grundfinan-
zierten Forschungskapazitäten des Ressorts zu konzentrieren
sowie die wehrtechnischen Institute für den zivilen Markt zu
öffnen, wurden die drei Institute der ehemaligen Forschungs-
gesellschaft für Angewandte Naturwissenschaften FGAN
im Jahr 2009 in das Netzwerk der Fraunhofer-Gesellschaft
überführt. Dem Verbund VVS beigetreten sind das Fraunhofer-
Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR, das
Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverar-
beitung und Ergonomie FKIE – beide Standorte befinden sich
in Wachtberg nahe Bonn – sowie das Fraunhofer-Institut für
Optronik und Mustererkennung FOM in Ettlingen. Letzteres
wird in einer Fusion am 1. Januar 2010 zusammen mit dem
IITB zum neu geschaffenen Fraunhofer-Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung IOSB. Die Eingliederung
dieser Institute stärkt den Verbund massiv, indem die Leis-
tungsfähigkeit im Bereich Aufklärungs- und Führungssysteme
und damit das gesamte Kompetenzfeld Verteidigung und
Sicherheit gestärkt wird. Zugleich wird nun ermöglicht, durch
die Anbindung der Institute an das Wissenschaftssystem der
Fraunhofer-Gesellschaft die zivile Nutzung der Forschungs-
ergebnisse zu verbessern und auszuweiten. Damit baut der
Verbund VVS im Bereich der zivilen und wehrtechnischen
Sicherheitsforschung national wie international seine Position
als führende Institution weiter aus.
Neben der intensiven Zusammenarbeit mit dem Bundesmi-
nisterium der Verteidigung und dessen Unterstützung bei der
Entwicklung neuer Technologien zum Schutz der Soldaten
sieht der Verbund seine Hauptaufgaben und Ziele in folgenden
Bereichen:
- Sicherstellen der Dual-Use-Forschung und des Know-how-
Transfers zivil / militärisch
- Ausgezeichnete wissenschaftliche Qualität durch Integration
in die internationale Wissenschaftsgemeinschaft
- Unterstützung der wehrtechnischen Industrie durch
gemeinsame Forschung
- Forschungsstrategische Ausrichtung hinsichtlich
Anwendungen in den Bereichen:
-- Führungsfähigkeit
-- Nachrichtengewinnung und Aufklärung
-- Mobilität
-- Wirksamkeit im Einsatz
-- Unterstützung und Durchhaltefähigkeit
-- Überlebensfähigkeit und Schutz
- Strategische Ausrichtung der Mitgliedsinstitute des
Verbunds vor dem Hintergrund einer zukünftigen
europäischen Sicherheits- und Verteidigungspolitik
sprecher Prof. Dr. rer. nat. Klaus Thoma
des Verbunds Eckerstraße 4
79104 Freiburg
Telefon +49 761 2714-351
Fax +49 761 2714-400
E-Mail [email protected]
stellvertreter Prof. Dr.-Ing. Jürgen Beyerer
Fraunhoferstraße 1
76131 Karlsruhe
Telefon +49 721 6091-210
Fax +49 721 6091-413
E-Mail [email protected]
www.vvs.fraunhofer.de
Forschung Für Verteidigung & sicherheit
V e r b u n d V e r t e i d i g u n g s - u n d s i c h e r h e i t s f o r s c h u n g
Standorte
•
••
•
•Erlangen, Fraunhofer IIS
• Wachtberg, Fraunhofer FHR und FKIE
Ettlingen, Karlsruhe, Fraunhofer IOSB
Freiburg, Fraunhofer IAF und EMI
Euskirchen, Fraunhofer INT
Pfinztal, Fraunhofer ICT
Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik EMI
s c h u t z , s i c h e r h e i t u n d W i r k u n g
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
A u f k l ä r u n g u n d Ü b e r W A c h u n g
Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE
f Ü h r u n g u n d A u f k l ä r u n g
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
A u f k l ä r u n g u n d s c h u t z
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
e x p l o s i V s t o f f - u n d s i c h e r h e i t s t e c h n i k
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
k o m m u n i k A t i o n , l o k A l i s i e r u n g , s i c h e r h e i t
Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT
e n t s c h e i d u n g s h i l f e n f Ü r s t A A t u n d W i r t s c h A f t
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
f o r s c h u n g f Ü r » s i c h e r h e i t m i t s y s t e m «
Erlangen, Fraunhofer IIS
InStItute
4
8
12
16
24
28
20
32
Die Mitglieder des
Fraunhofer VVS.
Von links nach rechts:
Prof. Klaus Thoma EMI,
Prof. Albert Heuberger IIS,
Prof. Jürgen Grosche FKIE,
Prof. Oliver Ambacher IAF,
Prof. Joachim Ender FHR,
Prof. Uwe Wiemken INT,
Prof. Jürgen Beyerer IOSB,
Prof. Maurus Tacke IOSB,
Prof. Peter Elsner ICT.
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R K U R z z E I T d y N A m I K , E R N S T- m A c H - I N S T I T U T E m I
Das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-
Institut, EMI, befasst sich mit physikalisch-technischen Aspek-
ten schnell ablaufender, mechanischer und fluiddynamischer
Vorgänge. Dies umfasst die experimentelle und numerische
Analyse von Stoßwellen in Festkörpern, Flüssigkeiten und
Gasen, Strömungs- und Verbrennungsvorgängen, Impakt-
und Penetrationsvorgängen in einem weiten Geschwindig-
keitsbereich von 10 m/s bis 10 000 m/s, dem Verhalten von
Strukturen unter stoßartigen Belastungen, dem Werkstoff-
verhalten bei großen Dehnungen und hohen Dehngeschwin-
digkeiten. Parallel zu den experimentellen Arbeiten werden
theoretische Arbeiten aus dem Bereich »Computational
Physics« durchgeführt.
Zum Forschungsprofil des Instituts gehören die Werkstoff-
wissenschaften, High Performance Computing, Sensorik,
Ballistronik (Kopplung von Ballistik und Mikroelektronik bzw.
Mikromechanik) und die Kurzzeitmesstechnik. Zur Erfassung
von Kurzzeit-Vorgängen steht ein breites Spektrum an
Methoden zur Verfügung, das die Messung und Visualisierung
von Vorgängen ermöglicht, die im Zeitbereich von Milli- bis
Nanosekunden, bei hohen Drücken bis 1 Megabar und bei
extrem hohen Dehnraten bis 106 s-1 ablaufen. Parallel dazu
werden Computersimulationen aus dem Bereich kompressibler
Strömungen bei großen Reynolds-Zahlen und aus dem Bereich
nichtlinearer Finite-Elemente-Methoden durchgeführt und
Computercodes für spezifische Anwendungen entwickelt
und angepasst. Die Anwendungen liegen in den Bereichen
Verteidigung, Sicherheit, Raumfahrt und Verkehr.
Schutz, Sicherheit und Wirkung
Gründungsjahr 1959
Mitarbeiter 300
Haushalt 20 Mio. €
Kontakt
Institutsleiter Prof. Dr. rer. nat. Klaus Thoma
Anschrift Eckerstraße 4
79104 Freiburg
Telefon +49 761 2714-351
Fax +49 761 2714-400
E-Mail [email protected]
4 I 5
www.emi.fraunhofer.de
Im Bereich der Verteidigungsforschung arbeitet das Fraunhofer EMI an neuartigen Konzep-
ten und Werkstoffen für die Bereiche »Schutz« und »Wirkung« und an deren Analyse mit Hilfe
von Experimenten und numerischer Simulation.
Die Aufgabe umfasst die Entwicklung, Prüfung und Bewertung von Schutztechnologien für
land-, luft- sowie seegestützte Plattformen einschließlich persönlicher Schutzausrüstung. Unter-
sucht wird ebenfalls die Auslegung von Schutzaufbauten unter Verwendung neuer Werkstoffe
und die Abwehr ballistischer Flugkörper (TBM).
Wesentliche Arbeitsgrundlage ist die technologische Kompetenz zur Beschleunigung von
Wirkkörpern und Objekten innerhalb eines sehr großen Masse- und Geschwindigkeitsbereichs,
insbesondere auch von Projektilen unabhängig vom Originalsystem. Parallel erfolgt eine
Untersuchung mit numerischen Methoden, die auch die Entwicklung eigener Programme
mit einschließt. Die Simulationen basieren auf Materialmodellen und Werkstoffkennwerten,
die selbst entwickelt bzw. unter hochdynamischen Lastbedingungen gemessen werden
können.
Der Schutz kritischer Infrastrukturen ist das zentrale Thema im Geschäftsfeld Sicherheit. Der
Forschungsschwerpunkt liegt dabei auf Technologien zum physischen Schutz von Gebäuden –
von Hochhäusern über Tunnel bis zu Flughäfen. Flankiert von Gefährdungs- und Risikoanalysen,
numerischen Simulationen und modernster Messtechnik werden dazu unter anderem Schutz-
konzepte, innovative Werkstoffe und Sensoren entwickelt:
- Entwicklung von Fassadensystemen (energieabsorbierend, wärmedämmend, biologisch) mit
integrierten Sensoren zur Bewertung des Schädigungsgrades durch Druckstoßeinwirkung
- Bewertung der Kritikalität und Erstellung von Verstärkungskonzepten für Flughäfen, Tunnel,
U-Bahnhöfe und Brücken
- Ereignisanalyse terroristischer Anschläge auf der Basis der EMI-Datenbank
Terrorist-Event-Database (TED)
- Bewertung der Resttragfähigkeit dynamisch geschädigter Bauwerke sowie das Schadens-
management im Ernstfall unter Einbezug moderner Sensorik
- Sicherheitsuntersuchung technischer Systeme wie Elektronik und Software eingebetteter
multitechnologischer Systeme
- Entwicklung schneller Computertomographiemethoden zur berührungslosen Inspektion von
Transportbehältern
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R K U R z z E I T d y N A m I K , E R N S T- m A c H - I N S T I T U T E m I
geSchäftSfelder
6 I 7
Die Kernaktivitäten des Geschäftsfelds Raumfahrt liegen in der Planung und Durchführung
von Forschungs- und Entwicklungsprojekten um die Themen Schutz von Raumfahrzeugen
und wissenschaftliche Nutzlasten bei Satellitenmissionen. Dazu zählen die Entwicklung von
Schutzsystemen gegen Space-Debris-Einschläge, die Entwicklung und Raumfahrtqualifizierung
von Detektoren, die Entwicklung von Picosatelliten sowie Missions- und Systemanalysen.
Im Bereich der Schutztechnologien werden kontrollierte Impaktexperimente mit Leichtgas-
kanonen unter Laborbedingungen durchgeführt und numerisch simuliert. Dabei stehen die
Auslegung und Bewertung von Schutzschilden für Raumfahrzeuge und Satelliten sowie die
Durchführung von Risiko- und Überlebensfähigkeitsanalysen im Vordergrund. Außerdem
wird das Material- und Strukturverhalten beim »Hypervelocity«-Impakt charakterisiert. Die
verfügbaren Methoden werden zur Untersuchung geophysikalischer Effekte bei planetaren Im-
paktereignissen wie Meteoriteneinschlägen eingesetzt, indem entsprechende Impaktereignisse
im Modellmaßstab unter Laborbedingungen dargestellt werden.
Die Weiterentwicklung der Beschleunigertechnologie stellt einen weiteren inhaltlichen Schwer-
punkt dar. Auf dem Gebiet der Elektronik wird Spezialsensorik für Raumfahrzeuge entwickelt,
z. B. Impaktdetektoren oder »Health-Monitoring«-Systeme.
Die Charakterisierung und numerische Modellierung moderner Werkstoffe, Werkstoffverbünde
und Bauteile unter statischen Stoß- und Impaktbelastungen im Hinblick auf die Verbesserung
der Crashsicherheit im Verkehrswesen sind die zentralen Themengebiete des Geschäftsfelds
Verkehr.
Dabei werden neben standardisierten, zerstörungsfreien und zerstörenden Prüftechniken
zunehmend Verfahren zur Mikro- und Nanostrukturanalyse angewendet. Insbesondere der
Einsatz der akustischen Mikroskopie und der Mikro-Computertomographie ermöglicht die
Erforschung der Materialeigenschaften bis hin zu kleinsten Längenskalen. Abgerundet wird
das experimentelle Portfolio durch spezielle Anlagen zur Charakterisierung von Werkstoffen
und Bauteilen bei hohen Verformungsgeschwindigkeiten, z. B. in einer Crashanlage für Fahr-
zeugkomponenten, die mit Hochgeschwindigkeitskameras und Sensorik zur Messung
der physikalischen Eigenschaften beim dynamischen Verformungsvorgang ausgerüstet ist.
Erst die Kombination von experimenteller Werkstoffcharakterisierung und numerischer
Modellierung erlaubt es, prognosefähige Simulationen von Crashvorgängen an Bauteilen
und Strukturen verlässlich durchzuführen.
Den zweiten Bereich des Geschäftsfelds Verkehr bildet daher die numerische Simulation von
Crashvorgängen mit kommerzieller und am EMI entwickelter Software und die Entwicklung
numerischer Materialmodelle für die Crashsimulation.
S c H U T z , S I c H E R H E I T
U N d W I R K U N g
F r a u n h o F e r - I n s t I t u t F ü r h o c h F r e q u e n z p h y s I k u n d r a d a r t e c h n I k F h r
Das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radar-
technik FHR entwickelt Konzepte, Verfahren und Systeme für
elektromagnetische Sensorik, insbesondere im Bereich Radar,
verbunden mit neuartigen Methoden der Signalverarbeitung
und innovativen Technologien vom Mikrowellen- bis zum
unteren Terahertzbereich. Seine Kompetenz – sichtbar an insti-
tutseigenen hochkomplexen Experimentalsystemen – erstreckt
sich über nahezu alle Teilgebiete moderner Radarverfahren.
Radar und verwandte Hochfrequenzsysteme bilden eine
Schlüsseltechnologie im Bereich Verteidigung und Sicherheit,
so dass das Institut nicht nur wesentlich zur Beratungs- und
Urteilsfähigkeit für das Bundesministerium der Verteidigung
beiträgt, sondern auch mit eigenen Entwicklungen die Fähig-
keiten der Streitkräfte, insbesondere im Bereich Aufklärung
und Überwachung, unterstützt.
Das Institut bietet mit der Großanlage des Weltraumbeobach-
tungs-Radars TIRA, umfangreichen Einrichtungen für analoge
und digitale Leiterplattentechnologie, Messtechnik bis in den
Terahertz-Bereich und mehreren echoarmen Messkammern
hervorragende Möglichkeiten zur Entwicklung moderner
elektromagnetischer Sensorsysteme, aber auch zur Ausbildung
technisch-wissenschaftlichen Personals.
Die Kernkompetenzen des FHR – Numerische Berechnung
elektromagnetischer Felder, Höchstfrequenztechnologie
und Sensor-Signalverarbeitung – bilden in Verbindung mit
modernster Mess- und Fertigungstechnik die Grundlage für
die F&T-Arbeiten des Institutes. Die interdisziplinäre Zusam-
menarbeit im Institut ermöglicht dem FHR die Entwicklung
anspruchsvoller Verfahren und Hochfrequenzsysteme, die
nicht nur den in über fünfzig Jahren bearbeiteten militärischen
Sektor bedienen, sondern heute auch zunehmend zivile
Anwendungen finden.
Gründungsjahr 1957
Mitarbeiter 220
Haushalt 20 Mio. €
kontakt
Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Joachim Ender
Anschrift Neuenahrer Str. 20
53343 Wachtberg
Telefon + 49 228 9435-227
Fax + 49 228 9435-627
E-Mail [email protected]
Aufklärung und ÜberwAchung
8 I 9
www.fhr.fraunhofer.de
3D-Radarbild der Innenstadt
von Karlsruhe mit farblich
kodierten Höhen.
Im Geschäftsfeld radar zur Weltraumbeobachtung werden die spezifischen Fragestellungen
und Anforderungen an Radarsysteme und -verfahren zur Beobachtung von Objekten im erd-
nahen Weltraum und in der Atmosphäre untersucht. Hauptziel ist es, die Kenntnis über einzel-
ne Satelliten und die Situation im Weltraum zu vertiefen, Risiken zu analysieren, Missionen zu
begleiten oder Radarsignaturen zu gewinnen. Die in Europa einzigartige Großradaranlage TIRA
wird dabei als Experimentalträger genutzt und stetig weiterentwickelt. Unter Einsatz dieses
Systems werden für militärische und zivile Auftraggeber Themen zur Weltraumlageerfassung,
Analyse der Weltraumtrümmersituation, Raumfahrtsicherheit, Kollisionsvermeidung, Missions-
unterstützung und Satellitenwiedereintritt bearbeitet.
Das Geschäftsfeld Boden- und Luftraumaufklärung unterstützt die militärische Fähigkeits-
kategorie „Nachrichtengewinnung und Aufklärung“. Im Vordergrund stehen zum einen inno-
vative Radarsysteme zur Luftraumüberwachung, wie Passiv-Radar oder vernetzte Radarsysteme,
zum anderen die luft- und raumgestützte Radaraufklärung der Bodenszene durch zwei- und
dreidimensionale Radarbildgebung mit Auflösungen bis in den Sub-Dezimeterbereich, sowie
durch Entdeckung und Lokalisierung bewegter Bodenziele. Die betrachteten System-Kategorien
reichen von weltweiter über weiträumige Aufklärung bis zur Aufklärung im Einsatzgebiet unter
Verwendung von Kleindrohnen.
Übergreifend werden die Klassifizierung und Identifizierung von Luft- und Bodenzielen, die Auf-
klärung gegnerischer Radarsysteme und mögliche elektronische Gegenmaßnahmen bearbeitet.
Im Geschäftsfeld sicherheit und schutz werden intelligente Radarsysteme erforscht, die
sowohl im militärischen als auch im zivilen Kontext die Sicherheit erhöhen. Dem Schutz unserer
Einheiten in Auslandseinsätzen dient die Entwicklung von Radarsystemen zur Entdeckung von
»Improvised Explosive Devices (IED)«, wie auch die Untersuchung von Nahbereichssystemen im
Millimeterwellenbereich zur Detektion und Lokalisation von Scharfschützen und die Optimie-
rung von Tarnverfahren. Systeme zur Zugangskontrolle können sowohl zum Schutz militärischer
Stützpunkte als auch zur Überprüfung von Passagieren am Flughafen genutzt werden. Auch
Sensorik kurzer Reichweite für die Überwachung kritischer Infrastruktur bildet ein Thema dieses
Geschäftsfelds. Ziel ist die Entwicklung kompakter aktiver und passiver Sicherheitssensoren mit
höherer Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig sinkenden Kosten.
F r a u n h o F e r - I n s t I t u t F ü r h o c h F r e q u e n z p h y s I k u n d r a d a r t e c h n I k F h r
geschäftsfelder
10 I 11
Im Geschäftsfeld hochfrequenzsysteme für Industrie und Landwirtschaft werden
innovative Systeme entwickelt, die die besonderen Eigenschaften von Radar für industrielle
Anwendungen ausnutzen. Dazu gehören die Fähigkeiten zur Durchdringung von Nichtleitern
und zur hochauflösenden Bildgebung. Besonders im Bereich Materialanalyse zeigen sich viel-
versprechende Einsatzmöglichkeiten. Ein Beispiel ist die Nutzung von Hochfrequenzsensorik zur
Qualitätskontrolle in einem Produktionsprozess bei bereits verpackten Produkten. Bodendurch-
dringendes Radar erschließt die Erkennung von vergrabenen Objekten oder Hohlräumen in
der Erde, zum Beispiel zur Absicherung mobiler Baumaschinen. Im Bereich der Landwirtschaft
ergeben sich Einsatzmöglichkeiten maßgeschneiderter Systeme, etwa zur Ermittlung der
Fruchtmasse.
Im Geschäftsfeld Verkehr, umwelt und Gesundheit steht die Erforschung von Hochfre-
quenzsystemen im Mittelpunkt, die in diesen Bereichen neue Anwendungsmöglichkeiten
erschließen, vorhandene Sensoren ergänzen oder sie ersetzen können. Radar mit strukturinte-
grierten Antennen und Low-cost Phased-Arrays sind auf dem Weg, einen neuen Standard für
den Einsatz auf Schiffen, Luftfahrzeugen und Landfahrzeugen zu schaffen. Für die Exploration
der Umwelt lassen sich modernste abbildende Sensoren einsetzen, die von Kleinflugzeugen
oder unbemanntem Fluggerät bei Dunkelheit und Nebel dreidimensionale Abbildungen der
Landschaft erzeugen können. Eine neue Technologie erschließt die bodengestützte Überwa-
chung von instabilen Gebäuden oder Berghängen, um die Bildung von Schnee- und Geröllla-
winen zu melden. Im Bereich Gesundheit bilden Millimeterwellen- und Terahertzsysteme den
Schlüssel für neue ergänzende Diagnoseverfahren.
Im Geschäftsfeld antennen und elektromagnetische Modellierung werden Technologien
zum Aufbau moderner Antennensysteme für Anwendungen in den Bereichen Radar, Kommu-
nikation und Navigation entwickelt. Das abgedeckte Spektrum reicht von Einzelantennen über
Reflektorsysteme und aktive Gruppenantennen mit elektronischer Strahlschwenkung bis hin
zu Verfahren zur Integration in die Fahrzeugstruktur. Es werden leistungsfähige numerische
Verfahren zur Berechnung elektromagnetischer Felder entwickelt, die einerseits dem Anten-
nenentwurf dienen, andererseits zur Modellierung des Streuverhaltens komplexer Radarziele
eingesetzt werden, um Zielklassifizierungsverfahren und Tarnmaßnahmen zu unterstützen.
a u F k L ä r u n G u n d
ü B e r W a c h u n G
F r a u n h o F e r - I n s t I t u t F ü r K o m m u n I K at I o n ,
I n F o r m at I o n s v e r a r b e I t u n g u n d e r g o n o m I e F K I e
Im Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverar-
beitung und Ergonomie steht die Gestaltung von vernetzten
Systemen für Führung und Aufklärung im Zentrum der
Forschungsarbeit. Dabei werden moderne Verfahren zur
Gewinnung, Übertragung und Verarbeitung von Daten und
Informationen sowie der benutzerzentrierten Interaktion
entwickelt.
Das Identifizieren von Innovationspotenzialen in allen
relevanten wissenschaftlichen Disziplinen, die Erarbeitung von
Methoden und Verfahren zur Umsetzung in die Anwendung,
der Nachweis der Machbarkeit und die Abschätzung des
Aufwandes auf der Basis exemplarischer Realisierungen sind
Einzelschritte unserer Vorgehensweise.
Das nebenstehende Bild beschreibt in stilisierter Form den
Anwendungskontext vor dem Hintergrund der vernetzten
Operationsführung. Das Spektrum der Einzelthemen ist breit
gefächert. So befassen wir uns u. a. mit der Weiterentwick-
lung moderner Zielverfolgungs- und Fusionsverfahren in
einem Netz unterschiedlicher Sensoren, mit der Auswahl und
Gestaltung von Systemen zur sicheren Übertragung dieser
Informationen, mit Problemen der Ausbreitung in Funknetzen,
mit der Aufklärung von Ort und Eigenschaften von Über-
tragungseinrichtungen, mit der verdichtenden Verarbeitung
und konsistenten Verteilung der gewonnenen Informationen
in verteilten Informationssystemen bis hin zur Konzeption
und Realisierung geeigneter Benutzeroberflächen im Sinne
einer intelligenten Unterstützung der jeweiligen Anwender.
Systemergonomische Untersuchungen zur Funktionsaufteilung
Mensch-Maschine und Arbeiten zur Architektur von
Infor mationssystemen mit dem Schwerpunkt Interoperabili tät
sind weitere Kernkompetenzen des Institutes. Wir sind daher
in der Lage, aufsetzend auf den oben genannten Einzelaspek-
ten optimale Systemlösungen für die jeweilige Anwendung zu
entwickeln.
Gründungsjahr 1963
Mitarbeiter 250
Haushalt 19 Mio. €
Kontakt
Institutsleiter Prof. Dr. Jürgen Grosche
Wiss. Leiter Ergonomie Prof. Dr.-Ing. Christopher Schlick
Anschrift Neuenahrer Str. 20
53343 Wachtberg
Telefon + 49 228 9435-287
Fax + 49 228 9435-685
E-Mail [email protected]
Führung und AuFklärung
www.fkie.fraunhofer.de
12 I 13
Weiträumige aufklärung eines komplexen, sich dynamisch entfaltenden Geschehens auf
dem Boden, zur See, in der Luft oder unter Wasser durch Fusion multisensorieller Daten und
Kontextwissen ist eine wichtige Komponente der Vernetzten Operationsführung. Einsatzgebiete
im urbanen Gelände oder im Küstenbereich bieten besondere Herausforderungen. Neben
aktiver Sensorik, etwa auf unbemannten Plattformen, sind passive Sensoren, wie Signal Intel-
ligence oder multistatisches Radar/Sonar, wichtige Datenquellen für Lagebilder. In breitbandig
erfassten Signalszenarien können so z. B. mit Hilfe intelligenter Antennen komplexe mobile
Funksysteme aufgeklärt werden. Wachsende Bedeutung besitzt die Nutzung fast überall
verfügbarer Mobilfunk-Basisstationen als Beleuchtungsquellen. Ergänzend zur Datenfusion ist
das intelligente Management aller Sensorressourcen entscheidend.
Im Forschungsfeld bedrohungserkennung berühren sich militärische und zivile Anwendun-
gen, etwa bei urbaner Aufklärung, gekennzeichnet durch unübersichtliche Umgebungsbedin-
gungen mit unerwarteten, schwer kalkulierten Bedrohungsspektren, und der Gewährleistung
öffentlicher Sicherheit. Dies gilt nicht nur für die Einsatzgebiete der Bundeswehr, sondern auch
im Sinne von »Homeland Security«. Die Aufmerksamkeit der handelnden Akteure muss gerade
in komplexen Situationen auf potentielle Bedrohungen fokussiert werden. Anwendungen
bieten Indoor- und Outdoor-Szenarien. Eine Fülle von Einzelsensoren gelangt in »Sicherheits-
assistenzsystemen« zur Anwendung, darunter u. a. auch Chemo- und Radioaktivsensorik
(CBRNE, »dirty bombs«). Auch relevantes Hintergrundwissen wird bei der Sensordaten- und
Informationsfusion einbezogen.
Im Forschungsfeld Wissensbasierte verfahren geht es um die Entwicklung von Assistenzsys-
temen zur Entscheidungsunterstützung im Führungsprozess. Die Bedeutung eines situations-
angepassten Informationsmanagements steigt mit der Menge militärisch relevanter Freitexte
und Sprachaufzeichnungen. Diese werden mittels statistischer und computerlinguistischer
Analysen in eine formale und strukturierte Form transformiert. Die extrahierten Informationen
werden mittels Ontologiekomponenten um zusätzliche Informationen angereichert. Durch
den erweiterten Kontext wird ein Beitrag zum verbesserten Lagebewusstsein und zur erhöhten
Interoperabilität geleistet.
Im Forschungsfeld verteilte Informationssysteme werden der strukturelle Aufbau und die
rollenbezogene Funktionalität von IT-Systemen untersucht. Die an allen Systemknoten verfügba-
ren, teilredundanten Informationen gehören zu einem gemeinsamen Informationsraum, dessen
Beherrschung die Voraussetzung für eine übereinstimmende Beurteilung der militärischen Lage
darstellt. Weitere Schwerpunkte sind prozessorientierte, verteilte Datenbankanwendungen für
durchgängige, semantisch homogene Führungsinformationssysteme sowie die Entwicklung
grafischer Interaktionssysteme zur Visualisierung und Bearbeitung raumbezogener Daten.
F r a u n h o F e r - I n s t I t u t F ü r K o m m u n I K at I o n ,
I n F o r m at I o n s v e r a r b e I t u n g u n d e r g o n o m I e F K I e
geschäFtsFelder
14 I 15
Im Forschungsfeld sichere Kommunikation in heterogenen Netzen werden Architekturen
für militärische Koalitionsnetze auf IPv4/IPv6-Basis entworfen und getestet. Hierzu entwickeln
wir Verfahren zur Erfüllung von Prioritäts- und Quality of Service-Anforderungen über schmal-
bandige und fehleranfällige Netze. Von besonderer Bedeutung sind dabei die Untersuchung
von mobilen ad hoc-Netzen und der Software-Defined-Radio-Technologie im Hinblick auf
die zukünftige militärische Nutzung. Mit gleicher Intensität werden Verfahren zur Sicherung
der Kommunikation in heterogenen Netzen untersucht. Neben Intrusion-Detection-Systemen
untersuchen wir im Rahmen unserer Cyber-Defence-Aktivitäten beispielsweise den Einsatz
von Multicast-Protokollen für die Schlüsselverwaltung, Multilevel Security und militärische
Sicherheitsanforderungen in Service Oriented Architectures.
Das Forschungsfeld gestaltung ergonomischer benutzungsschnittstellen für Führungs-
und einsatzsysteme erarbeitet Vorgehensweisen zur Auslegung und Optimierung von
Führungssystemen und Führungsprozessen. Basierend auf Analysen kooperativer Arbeits- und
Führungsprozesse werden Fragestellungen der Funktionsteilung zwischen Mensch und
Maschine sowie zur Rollendefinition innerhalb von Teams und Besatzungen untersucht.
Modell- und simulationsbasierte Analysen ermöglichen dabei eine kosteneffektive Bewertung
von Systemkonzepten. Darauf aufbauend werden innovative Anzeige- und Bedienkonzepte zur
aufgaben- und benutzergerechten Gestaltung von Führungs- und Einsatzsystemen entwickelt.
Ziel ist es, in zeit- und sicherheitskritischen Entscheidungssituationen ein hohes Situationsbe-
wusstsein und eine hohe Handlungssicherheit der Operateure sicherzustellen.
Im Forschungsfeld visualisierung und mensch-Computer-Interaktion werden ergonomi-
sche Themen zur Gestaltung moderner IT-Systeme und computergestützter Teamarbeit bei
militärischen Missionen erforscht. Der Schwerpunkt liegt auf einer zuverlässigen, effektiven
und effizienten Interaktion mit mobilen Computern. Ziel ist die Ableitung von Richtwerten,
sowie die Optimierung und Evaluation innovativer Interaktions verfahren, konkreter Benut-
zungsoberflächen und mobiler Geräte. Das Methodeninventar reicht dabei von Verfahren der
konstruktiven und virtuellen Simulation bis zu Feldversuchen. Unter anderem werden Team-
Engineering-Konzepte für risikoreiche Umgebungen untersucht.
Im Forschungsfeld unbemannte systeme werden Methoden für den Einsatz von Mehrrobo-
tersystemen entwickelt. Die Teleoperation von unbemannten Systemen führt zu einer hohen
kognitiven Belastung der Operateure. Das Ziel ist deshalb, die Leistungsfähigkeit der Roboter
durch den Einsatz von teilautonomen Assistenzfunktionen zu erhöhen und das Einsatzspektrum
der Systeme zu verbreitern. Assistenzfunktionen ermöglichen den Robotern auf Basis von
Sensorinformationen selbständige Aktionsentscheidungen zu treffen und entlasten den Ope-
rateur bei der Koordination mehrerer Systeme. Forschungsgegenstände sind dabei Techniken
für die Navigation, wie Bewegungsplanung und Kartenbau, sowie Koordinationstechniken für
Mehrrobotersysteme. Die entwickelten Lösungen werden mit Hilfe von Prototypen erprobt.
F ü h r u n g u n d a u F K l ä r u n g
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R A N g E w A N d T E F E S T k ö R p E R p H y S I k I A F
Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF)
ist eine führende Forschungs- und Technologieeinrichtung
auf dem Gebiet mikro- und nanostrukturierter Verbindungs-
halbleiter sowie der Herstellung von synthetischem Diamant
für technische Anwendungen. Die Forschungs- und Ent-
wicklungsarbeiten konzentrieren sich auf elektronische und
optoelektronische Schaltungen, Module und Systeme mit
Anwendungen in den Bereichen Sicherheitstechnik, Kommuni-
kation, Medizintechnik sowie dem Umweltschutz.
Das Institut verfügt über eine hochmoderne Halbleiter-Ferti-
gungslinie. Es ist damit in der Lage neuartige Bauelemente,
Schaltungen und Module mit innovativen Funktionalitäten als
Prototypen zu entwickeln oder in Kleinserien zur Verfügung
zu stellen. Besondere Stärken besitzt das Institut in der
Entwicklung von Infrarot-Lasern, Filtern und Kameras, der
Prozessierung von rauscharmen Hochfrequenz-Schaltungen
sowie in der Fertigung von leistungsstarken und effizienten
Mikrowellen-Verstärkern. Die wehrtechnischen Unternehmen
profitieren von der Forschung, Entwicklung und Realisierung
dieser Schlüsselkomponenten aus einer Hand, um darauf
aufbauend modernste Verteidigungs- und Sicherheitslösungen
für die Bundeswehr zu realisieren.
Aktuell entwickeln wir mit unseren Partnern aus Industrie und
Forschung Systeme, die:
- Hubschraubern eine sichere Landung unter Brownout und
Whiteout Bedingungen ermöglichen,
- Sensoren durch schnell schaltbare Infrarotfilter vor optischen
Gegenmaßnahmen schützen,
- Luftfahrzeuge frühzeitig vor anfliegenden Raketen warnen,
- gegnerische Sensoren mit Infrarotlasern gezielt stören,
- verborgene Waffen und Explosivstoffe aus der Ferne
erkennen,
- chemische oder biologische Bedrohungen in Luft und
Wasser identifizieren,
- neue Möglichkeiten für luft- und seegestützte Radare und
Radiometer bieten.
Gründungsjahr 1957
Mitarbeiter 240
Haushalt 26 Mio. €
kontakt
Institutsleiter: Prof. Dr. Oliver Ambacher
Anschrift: Tullastraße 72
79108 Freiburg
Telefon +49 761 5159-410
Fax +49 761 5159-300
E-Mail [email protected]
Aufklärung unD Schutz
Damit tragen wir zur Verbesserung der Fähigkeiten der
Bundeswehr auf den Gebieten:
- Robuste, effiziente und mobile Elektronik,
- Sicherheit und Schutz,
- Hochgeschwindigkeits-Kommunikation sowie
- Überwachung und Aufklärung bei.
Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind in die
folgenden Geschäftsfelder unterteilt:
16 I 17
www.iaf.fraunhofer.de
Das Geschäftsfeld Millimeterwellen-Schaltungen konzentriert sich auf die Realisierung
ultra-hoch-frequenter Schaltungen und darauf basierender Module. Transistoren in III-V-Ver-
bindungshalbleiter-Technologie mit Transitfrequenzen von über 0,6 Tera-Hertz wurden bereits
demonstriert. Derartige Bauelemente werden für neuartige Radar- oder Radiometer-Systeme
verwendet, die eine räumliche Auflösung von 2 cm erzielen. Diese fortschrittliche Technologie
erlaubt z. B. die Erkennung unter Kleidung verborgener Waffen aus einer Entfernung von
100 m. Weiterhin sind neuartige Hubschrauber-Landehilfen, die auf 94-GHz-Radar-Modulen
des IAF basieren, Gegenstand der Forschung und Entwicklung. Diese ermöglichen Piloten eine
gefahrlose Staublandung in trockenen Wüstengebieten.
Das Geschäftsfeld gaN HF-Leistungselektronik entwickelt Hochfrequenz-Schaltungen und
-Module aus dem neuartigen Halbleitermaterial Galliumnitrid (GaN). Einsatzgebiete sind
Schaltungen für effiziente, phasengesteuerte Radarsysteme, robuste Empfängerschaltungen
und Verstärker für die elektronische Kampfführung. Im zivilen Sektor erhöhen GaN-Verstärker
den Wirkungsgrad von Basisstationen für die Mobilkommunikation. Aktuell baut das IAF mit
seinen Industriepartnern eine kommerzielle Quelle für diese unverzichtbare Schlüsseltechnolo-
gie in Europa auf.
Das Geschäftsfeld Infrarot-detektoren stellt zweidimensionale Infrarot-Detektormatrizen
mit höchster thermischer und räumlicher Auflösung, hauptsächlich für die atmosphärischen
Transmissions-Fenster von 3 – 5 µm und 8 – 12 µm, zur Verfügung. Aktuelle Ergebnisse sind
Detektor-Chips, die auf Pixelebene gleichzeitig zwei unterschiedliche IR-Bänder oder zwei
unterschiedliche IR-Farben detektieren. Mit entsprechenden Sensoren ausgerüstete Wärme-
bildkameras können besser zwischen Objektdaten und Hintergrundstörungen unterscheiden.
Dies führt zu einer besseren Enttarnung, Entdeckungswahrscheinlichkeit, Vergrößerung der
Reichweite und einer Reduzierung der Fehlalarmrate von Raketenwarnsystemen.
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R A N g E w A N d T E F E S T k ö R p E R p H y S I k I A F
geSchäftSfelDer
1
2
3
18 I 19
Das Geschäftsfeld Halbleiterlaser und Leuchtdioden stellt Laser in einem breiten Spekt-
ralbereich, der vom Ultravioletten bis zum Infraroten reicht, zur Verfügung. Kompakte und
zuverlässige Leistungslaser, die im mittleren Infrarot emittieren, werden für gerichtete optische
Gegenmaßnahmen verwendet. Schnell durchstimmbare Laser sind für die spektroskopische
Fernerkennung gefährlicher Substanzen, z. B. von Explosivstoffen, erforderlich. Bildgebende
Verfahren, die die räumliche Verteilung kritischer Substanzen auf Oberflächen oder in der Um-
gebungsluft verdächtiger Personen zeigen, sind Gegenstand aktueller Forschungen. Halbleiter
LEDs, die im grünen bis ultravioletten Spektralbereich emittieren, sind in Kombination mit
Leuchtstoffen der Schlüssel zu künftigen energiesparenden Beleuchtungssystemen.
Das Geschäftsfeld Mikro- und Nanosensoren entwickelt und fertigt miniaturisierte Sensoren
mit hoher Selektivität und Sensitivität auf Gefahrenstoffe in Gasen und Flüssigkeiten. Durch die
Verwendung moderner Halbleitermaterialien eignen sich die Sensoren auch für den Einsatz in
korrosiven und wässrigen Umgebungen. Die Kombination von elektronischen und optischen
Bauelementen ermöglicht die Realisierung besonders kleiner, leichter und energieeffizienter
Sensoren. Ziel der aktuellen Arbeiten ist der Nachweis und die Analyse von Kampfstoffen,
militärischen Altlasten, biologischen Bedrohungen in Luft und Wasser sowie die Messung
ionisierender Strahlung.
A U F k L ä R U N g U N d S c H U T z
1 Vollintegriertes,frequenzmoduliertesDauerstrich-Radar-Modul(FMCW)fürLanderadare.
2 GaN-LeistungstransistorfürdieelektronischeKampfführung(ELOKA).
3 BispektralerWärmebildsensorfürRaketenwarnsysteme.
4 Infrarot-Scheibenlaser-ModulfürgerichteteoptischeGegenmaßnahmen(DIRCM).
5 RobusteCVD-Diamant-DetektorenfürionisierendeStrahlung.
6 TestvonInfrarot-Halbeiterlasern.
4
5
6
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R c H E m I S c H E T E c H N O l O g I E I c T
Auf der Basis langjähriger Erfahrung steht das Fraunhofer
ICT als einziges deutsches Forschungsinstitut im Explosiv-
stoffbereich sowohl dem Verteidigungsministerium als auch
der Industrie und öffentlichen Einrichtungen zur Bearbeitung
aktueller Fragestellungen auf dem Themenfeld innere und
äußere Sicherheit zur Verfügung. Das Fraunhofer ICT nutzt
die Kompetenzen seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter für
die Entwicklung verbesserter chemischer Energieträger und
Wirksysteme für die Bundeswehr sowie die Erarbeitung neuer
Technologien zur Abwehr terroristischer Angriffe.
Im Zentrum der Projektforschung stehen dabei die
Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von Rake-
tentreibstoffen, Gasgeneratoren, Rohrwaffentreibmitteln
und Sprengstoffen. Ergänzt durch nicht-letale Wirkmittel,
Sicherheits- und Schutzsysteme sowie die elektrochemische
Energietechnik verfügt das Institut zudem über besondere
Erfahrungen bei der Detektion von Explosivstoffen.
Zur sicherheitstechnischen Forschung gehören die Unter-
suchung und Bewertung von Sicherheitsrisiken und
Unfall szenarien im industriellen und öffentlichen Bereich.
Erfahrungen mit reaktiven chemischen Abläufen und die
entsprechende Ausstattung bis hin zur Eigenentwicklung
spezieller Messtechnik ermöglichen Risikoanalysen – auch im
größeren Maßstab speziell beim Umgang mit brennbaren
und explosiven Materialien. Hinzu kommen Entwicklungen
neuer situationsbezogener Schutzsysteme unter Einbeziehung
verschiedener Wirkmechanismen.
Gründungsjahr 1959
Mitarbeiter 450
Haushalt 29 Mio. €
Kontakt
Institutsleiter Prof. Dr.-Ing Peter Elsner
Anschrift Joseph-von-Fraunhofer-Straße 7
76327 Pfinztal
Telefon +49 721 4640-401
Fax +49 721 4640-442
E-Mail [email protected]
www.ict.fraunhofer.de
Explosivstoff- und sichErhEitstEchnik
20 I 21
www.ict.fraunhofer.de
Der Kompetenzbereich Synthese, Analytik, Sensorik und Detektion von Explosivstoffen
und Komponenten verfügt über spezielle Synthese-, Prozessführungs- und Analysetechniken
für Umgang, Synthese und Herstellung, Verwertung und Entsorgung von energetischen
Materialien. Darauf aufbauend bestehen weitere Kompetenzen in: Entwicklung und Erprobung
von Detektionsverfahren für den Sicherheitsbereich; Lebensdauerprognosen für energetische
Formulierungen; sicherer Beherrschung gefahrgeneigter Reaktionen durch on- und inline
Prozessanalytik und maßgeschneiderter Reaktionsführung (Mikroverfahrenstechnik).
Der Kompetenzbereich Raketenantriebe umfasst Formulierung, Herstellungstechnik und
Charakterisierung von wenig empfindlichen, signaturarmen Treibstoffen für hochbeschleuni-
gende Flugkörper, Marschtriebwerke und Impulstriebwerke zur Endphasenbeschleunigung.
Gelförmige Treibstoffe ermöglichen eine geregelte Schubstärke für agile Triebwerke. Die Ent-
wicklungen werden durch Untersuchungen und Modellierung von Anzündung, Abbrand und
Signatur der Treibstoffe unterstützt. Hochleistungsisolationen für den Raketenbau ergänzen das
Kompetenzprofil.
Im Kompetenzbereich Rohrwaffentreibmittel werden aufgrund der veränderten Einsatzbe-
dingungen der Bundeswehr neue Wege beschritten, Treibmittel hinsichtlich Leistung, Tem-
peraturstabilität, Empfindlichkeit und Aufbau den erhöhten Anforderungen anzupassen. Die
Entwicklung stützt sich sowohl auf neue Komponenten als auch auf neue Verarbeitungs- und
Herstellungstechniken. Anwendungsbeispiele sind die hülsenlose Munition und verbrennbare
Hülsen für Maschinengewehr bzw. Maschinenkanone sowie TU-Hochleistungstreibladungspul-
ver für Panzer- und Maschinenkanonen.
Der Kompetenzbereich Sprengladungen befasst sich mit der Formulierung, Herstellung
und Charakterisierung neuer Spreng- und Wirkladungen. Beispiele sind Blast-gesteigerte
Ladungen, Unterwasseranwendungen oder schaltbare Ladungen unter Einsatz von neuen, mo-
difizierten oder insensitiven Komponenten. Neue Binder-Weichmacher-Systeme und alternative
Verarbeitungstechnologien werden getestet und verfeinert. Charakterisierungsmöglichkeiten
betreffen Leistung, Blast- und Partikeleigenschaften, Unterwasserverhalten und Empfindlichkeit
gegen verschiedene Belastungen.
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R c H E m I S c H E T E c H N O l O g I E I c T
GEschäftsfEldEr
22 I 23
Im Kompetenzbereich Sicherheit- und Schutzsysteme liegen die Schwerpunkte auf dem
Gebiet der Konzeption szenarienorientierter nicht-letaler Wirkmittel, der Risiken- und Gefähr-
dungsermittlung und der Entwicklung von Schutzsystemen. Dazu stehen spezielle Mess- und
Modellierungsverfahren zur Charakterisierung von Verbrennungs- und Explosionsvorgängen
als auch von Materialverhalten unter Temperatur- oder Impactbelastung zur Verfügung.
Anwendungen erstrecken sich von Austriebs- und Schutzsystemen (Täuschkörper, Airbags) auf
Gasgeneratorbasis bis hin zu Systemen für die innere und äußere Sicherheit (Panzerungen,
akustische Wirkmittel und Sperren).
Im Kompetenzbereich Elektrochemische Energiespeicher und -wandler liegt der Fokus auf
sekundären wie auch primären Batterien, Brennstoffzellen sowie der Entwicklung von hybriden
Systemen. Die Arbeiten reichen von der Material- und Komponentenentwicklung über die
Charakterisierung bis hin zur Entwicklung von Elektrokatalysatoren und den Bau von Proto-
typen. Batterien werden unterschiedlichen Sicherheitstests unterzogen und mit modernen
Methoden der Analytik untersucht, mit dem Ziel Eigensicherheit und Lebensdauer der
Energiespeicher deutlich zu erhöhen. Aktuelle Forschungen umfassen zudem die Weiterent-
wicklung von Lithium-Ionen-Batterien, die Integration von Redox-Flow-Batterien in mobilen und
stationären Applikationen bis in den MW-Bereich, sowie die Entwicklung eines Konzepts zur
autarken regenerativen Energieversorgung in Feldlagern der Bundeswehr. Begleitend werden
hybride Systeme und Energiemanagementsysteme entworfen, die von der Konzeptionierung
bis zur Systemintegration eine kundenoptimierte Energieversorgung sicherstellen. Für die Ver-
stromung von Wasserstoff in Brennstoffzellen, werden aktuell verschiedene logistische Aspekte
und technische Möglichkeiten im Hinblick auf die Eignung in der Bundeswehr betrachtet.
E x p l O S I v S T O F F - U N D
S I c H E R H E I T S T E c H N I K
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R I N T E g R I E R T E S c H A lT U N g E N I I S
1985 gegründet, ist das Fraunhofer IIS mit Hauptsitz in Er-
langen und weiteren Standorten in Nürnberg, Fürth, Dresden
und Ilmenau heute das größte Institut in der Fraunhofer-
Gesellschaft. Durch die Entwicklung der Audiocodierverfahren
mp3 und AAC hat es eine internationale Spitzenstellung auf
diesem Gebiet erreicht und ist weltweit bekannt geworden.
In enger Kooperation mit den Auftraggebern forschen und
entwickeln die Wissenschaftler auf den Gebieten Digitaler
Rundfunk, Audio- und Multimediatechnik, digitale Kinotech-
nik, Entwurfsautomatisierung und integrierte Schaltungen,
drahtgebundene, drahtlose und optische Netzwerke,
Lokalisierung und Navigation, Hochgeschwindigkeitskameras,
Ultrafeinfokus-Röntgentechnologie, Bildverarbeitung
und Medizintechnik, Supply Chain Management.
Im Bereich Verteidigungs- und Sicherheitsforschung richtet das
Fraunhofer IIS sein Augenmerk auf die Verwundbarkeit der
komplexen technischen Infrastruktur moderner Industriegesell-
schaften. So gilt es, vorbeugend die wichtigen Einrichtungen
für Transport und Verkehr, für Energie und Kommunikation zu
überwachen sowie den Zugang dazu zu kontrollieren.
Einsatzkräfte sind im Krisenfall auf ausfallsichere und stets
verfügbare Kommunikation angewiesen. Moderne Halblei-
tertechnologie hilft, diese Herausforderungen zu meistern.
Neue Sensoren, z. B. 3D-Röntgen, machen Überwachung
und Zugangskontrollen sicherer. Autonome Sensornetzwerke
kommunizieren selbstständig ohne Infrastruktur; digitale
terrestrische Funknetze, unterstützt durch drahtlose Verteilsys-
teme, bieten sichere Kommunikation.
Gründungsjahr 1985
Mitarbeiter 650
Haushalt 80 Mio. €
Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser
(geschäftsführend)
Prof. Dr.-Ing. Günter Elst
Kontakt Prof. Dr.-Ing. Albert Heuberger
Anschrift Am Wolfsmantel 33
91058 Erlangen
Telefon +49 9131 776-0
Fax +49 9131 776-2099
E-Mail [email protected]
KommuniKation, LoKaLisierung, sicherheit
www.iis.fraunhofer.de
24 I 25
Die Abteilung Nachrichtenübertragung befasst sich mit bidirektionaler Kommunikation im
mobilen, taktischen Umfeld. Für den Bereich »Software Defined Radio« entwickeln die Wissen-
schaftler Wellenformen und realisieren deren Implementierung auf Software-Communication-
Architecture-konformen-Hardwareplattformen. Hierzu gehört unter anderem die Evaluierung
unterschiedlicher Verfahren unter Verwendung der geeigneten Kanalmodelle für die Mobilkom-
munikation. Ein weiteres Arbeitsgebiet ist die Entwicklung von kundenspezifischen Testgeräten
zur Unterstützung dieser Tätigkeiten.
Lokalisierung und Kommunikation sind Schlüsseltechnologien für sicherheitstechnische
Anwendungen. Die Abteilung Kommunikationsnetze bietet in diesem Bereich vielfältige
Kompetenzen wie die Entwicklung von Hard- und Software für drahtlose Sprach- und
Datenübertragung, Messtechnik für drahtlose Systeme sowie Lokalisierung in zellularen Netzen
(wie WLAN und GSM und selbstorganisierenden Sensornetzen). Die Funkknoten dieser Netze
können flexibel ausgebracht oder lokalisiert werden und garantieren hohe Resistenz gegen
Teilausfälle. Echtzeitinformationen verbessern die Orientierung beim Einsatz in Gebäuden und
sorgen für optimierte Abläufe, etwa in Evakuierungssystemen. Weiterhin stellen sie individuelle
Informationen bereit und schaffen autonom agierende Systeme.
Hochfrequenztechnik ist eine wichtige Basistechnologie im Bereich Sicherheit. Die sensiblen
Anwendungen stellen hohe Anforderungen an eine sichere Kommunikation oder die Ortung
von sicherheitsrelevanten Personen oder Objekten. An diesen Technologien arbeitet die Abtei-
lung für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik. Mit einem Sender ausgestattet, werden
Sicherheitskräfte während eines Einsatzes ständig geortet und bei Gefahr deren Rückzug oder
Rettung organisiert. Um potenzielle Gefährdungen von Personen oder Objekten zu minimieren,
können automatische Kamerasysteme auf bestimmte Ziele ausgerichtet werden und diesen
folgen. Mit Hilfe von adaptiven Antennen werden bei drahtlosen Kommunikationssystemen
Störer ausgeblendet und eine sichere Kommunikation gewährleistet. Zusätzliche nachrichten-
technische Verfahren erhöhen die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Funksystemen.
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R I N T E g R I E R T E S c H A lT U N g E N I I S
geschäftsfeLder
26 I 27
»Containersicherheit« ist eines der Anwendungsszenarien, mit denen sich das Zentrum
für Intelligente logistische Objekte (ZIO) auseinandersetzt. Das Team arbeitet an der
Umsetzung der Vision vollständig integrer globaler Wertschöpfungsketten, in denen Mani-
pulationen an Containern und Containerinhalten sicher und schnell erkannt werden. Am
Fraunhofer IIS entwickelte und in innovative Dienste eingebettete RFID-Technologien, Sensor-
netzwerke und Lokalisierungssysteme sollen zukünftig dafür sorgen, dass Containertransporte
sicherer werden.
Am Entwicklungszentrum für Röntgentechnik (EZRT) werden Röntgensysteme entworfen,
die der zerstörungsfreien Prüfung von z. B. elektronischen Bauteilen, Metallgussteilen für die
Automobilindustrie oder von Komponenten für die Luft- und Raumfahrttechnik dienen. Zur
Anwendung von Röntgenmethoden in der Sicherheitstechnik ist es erforderlich, geeignete
Komponenten zu identifizieren bzw. neu zu entwickeln. Im Wesentlichen betrifft dies Quellen
für hochenergetische Röntgenstrahlung und optimal angepasste bildgebende Systeme. Neben
einzelnen Komponenten werden am EZRT auch komplette Anlagen sowohl zur 2D-Radioskopie
als auch zur 3D-Computertomographie beladener Luftfracht- oder See-Container
konzipiert.
Die Projektgruppe »Drahtlose Verteilsysteme/Digitaler Rundfunk« (DVT) entwickelt Sys-
teme zur mobilen bidirektionalen Satellitenkommunikation im Ku-Band und Ka-Band. Schwer-
punkt der Anwendungen ist die Kommunikation in Krisenfällen (z. B. Naturkatastrophen, terro-
ristische Anschläge), mit denen oft der Ausfall der vorhandenen Kommunikationsinfrastruktur
ein hergeht. In den wichtigen ersten Stunden nach Eintritt einer Krise ist es essenziell, schnell
Lagebilder zu übertragen, Bild und Ton auszutauschen und eine Kommunikationsmöglichkeit
für die Koordination von Rettungs- und Hilfskräften durch die Leitzentrale zu schaffen. Dafür
werden Terminals für nomadische und mobile Anwendungen mit nachführbaren Antennen
benötigt, vorzugsweise mit geringer Bauhöhe. Neben der Entwicklung von geeigneten Über-
tragungsverfahren und Protokollen, steht der automatisierte Systemtest von nachführbaren
Antennensystemen im Vordergrund.
K O M M U N I K A T I O N ,
l O K A l I S I E R U N g , S I c H E R H E I T
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R N AT U R w I S S E N S c H A F T l I c H -
T E c H N I S c H E T R E N d A N A ly S E N I N T
Das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische
Trendanalysen INT erstellt einen laufend aktualisierten um-
fassenden Überblick über die allgemeine Forschungs- und
Technologielandschaft und das gesamte Spektrum technolo-
gischer Entwicklungen sowohl national als auch international.
Vertieft wird der allgemeine Überblick durch eigene Fachanaly-
sen und -prognosen auf ausgewählten Technologiegebieten.
Seit über 30 Jahren berät das Institut das Bundesministerium
der Verteidigung in Technologiefragen und bei der planeri-
schen Umsetzung neuer Entwicklungen in Forschung und
Technologie. In den vergangenen Jahren wurden zunehmend
Forschungsprojekte für andere Ressorts durchgeführt, die
mit Sicherheitsvorsorge und langfristigen Veränderungen in
der Gesellschaft befasst sind. Ergänzend zu diesen Studien
wird eigene experimentelle und theoretische Forschung zur
Einwirkung ionisierender und elektromagnetischer Strahlung
auf elektronische Bauelemente und Systeme betrieben.
Das Institut ist mit modernster Messtechnik ausgestattet. Die
wichtigsten Labor- und Großgeräte sind Strahlungsquellen und
elektromagnetische Simulationseinrichtungen, die in dieser
Kombination in Deutschland in keiner anderen zivilen Einrich-
tung vorhanden sind. Hauptauftraggeber sind Behörden und
Organisationen, die mit Sicherheits- und Vorsorgeaufgaben
befasst sind, und Unternehmen der Luft- und Raumfahrtindus-
trie mit ihren Zulieferern.
Gründungsjahr 1974
Mitarbeiter 100
Haushalt 7,5 Mio. €
Kontakt
Institutsleiter Prof. Dr. Uwe Wiemken
Anschrift Appelsgarten 2
53879 Euskirchen
Telefon +49 2251 18- 0
Fax +49 2251 18-277
E-Mail [email protected]
EntschEidungshilfEn für staat und Wirtschaft
28 I 29
www.int.fraunhofer.de
Im Geschäftsfeld Trends und Entwicklungen in Forschung und Technologie sind alle Leis-
tungen des INT zusammengefasst, die auf einem ausgewogenen Überblick und übergreifender
Urteilsfähigkeit über alle für Wirtschaft und Staat relevanten Technologieentwicklungen basie-
ren. Es bietet Planern und Entscheidungsträgern Orientierung in einem zunehmend komplexer
werdenden Umfeld, das geprägt ist durch immer kürzere technologische Entwicklungszyklen
und eine gleichzeitig immer weiter zunehmende Abhängigkeit aller gesellschaftlichen Abläufe
von technischen Systemen. Daher konzentriert sich die Arbeit im Geschäftsfeld neben dem
Einsatz unterstützender Methoden der Technologiefrühaufklärung vor allem auf die inhaltliche
Auseinandersetzung mit den Technologiethemen und die Herstellung einer Gesprächsfähigkeit
mit den Fachwissenschaften. Die hier gewonnenen Erkenntnisse werden hinsichtlich ihrer
Planungsrelevanz für den Auftraggeber aufbereitet und als Ergebnis eines engen Kommunikati-
onsprozesses in geeigneter Form zur Verfügung gestellt.
Dienstleistungen und Produkte, die unsere Kunden bezüglich Planung und Zieldefinitionen im
Bereich FuT, werden im Geschäftsfeld Planung, Programme und Strukturen in Forschung
und Technologie zusammengefasst. Wir kombinieren unsere multidisziplinäre Expertise – in
Natur-, Geistes- und Gesellschaftswissenschaften – mit unserer Kompetenz im Bereich
von Planungs- und Entscheidungsprozessen und unterstützen dadurch unsere Kunden mit
Berichten, Analysen und maßgeschneiderten Studien. Hinzu kommt Fachwissen zu nationalen
und internationalen Institutionen, Strukturen und Prozessen. Abgerundet wird das Angebot
durch umfassende Urteilsfähigkeit im Hinblick auf FuT-Planung und spezieller Informations- und
Wissens-Management-Systeme.
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R N AT U R w I S S E N S c H A F T l I c H -
T E c H N I S c H E T R E N d A N A ly S E N I N T
gEschäftsfEldEr
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Das Geschäftsfeld Nukleare Effekte, Bedrohungen und detektionssysteme baut auf der
kernphysikalischen Expertise des Institutes auf, welche durch fortlaufende theoretische und
experimentelle Forschungsarbeit aufrecht erhalten wird. Die Wissenschaftler des Institutes
untersuchen die Effekte nuklearer Strahlung auf elektronische und opto-elektronische Systeme
im Hinblick auf Anwendung im Weltraum oder in Beschleuniger-Anlagen. Darüber hinaus führt
das Institut Experimente zur Optimierung der verdeckten Suche und zerstörungsfreie Detektion
von nuklearem und radioaktivem Material durch. Diese Expertise wird u. a. im Gebiet der
nuklearen Non-Proliferation und anderen sicherheits- oder verteidigungsrelevanten Bereichen
angewandt. Außerdem betreibt das Institut eine Reihe verschiedener Bestrahlungsanlagen, die
in dieser Zusammensetzung in Deutschland einzigartig sind.
Der Schwerpunkt des Geschäftsfelds Elektromagnetische Effekte und Bedrohungen liegt
darauf, den Einfluss elektromagnetischer Phänomene wie Hochleistungsmikrowellen (HPM) und
den Nuklearen Elektromagnetischen Puls (NEMP) auf elektronische Systeme sowohl theoretisch
als auch experimentell zu analysieren. In diesem Zusammenhang erforscht das Geschäftsfeld
auch Themen wie Gefahrenprävention und Schutzkonzepte. Während eine verlässliche Urteils-
fähigkeit weiterhin eine hohe Priorität innerhalb der Grundfinanzierung des Institutes durch das
Bundesministerium der Verteidigung genießt, wird die jahrzehntelange Erfahrung des Institutes
zunehmend auch für zivile Auftraggeber interessant.
E N T S c H E I d U N g S H I l F E N F Ü R
S T A A T U N d w I R T S c H A F T
F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R O p T R O N I k ,
S y S T E m T E c H N I k U N d B I l d A U S w E R T U N g I O S B
IOSB
Aus dem FGAN-Institut für Optronik und Mustererkennung
FOM in Ettlingen und dem Fraunhofer-Institut für Infor-
mations- und Datenverarbeitung IITB in Karlsruhe entsteht
durch Fusion zum 1.1.2010 das neue Fraunhofer-Institut für
Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung.
Das neue Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und
Bildauswertung verfügt über ein einzigartiges, durchgängiges
Kompetenzspektrum. Es reicht von der Objekt- und Atmo-
sphärenphysik über die Optik, die Sensorphysik, die Bild- und
Signalauswertung bis hin zur Informations- und Wissensverar-
beitung, zur Systemtechnik und zur Anthropomatik. Während
die Namensbestandteile Optronik und Bildauswertung sich
weitgehend selbst erklären, gehören zur Systemtechnik alle
Disziplinen, die notwendig sind, um aus heterogenen Kom-
ponenten und Teilsystemen leistungsfähige Gesamtsysteme
zu formen. Ein Schwerpunkt liegt in der automatischen
Auswertung und Fusion von Bildmaterial unterschiedlicher,
vernetzter Sensoren wie z. B. Infrarot-, Laser-, Radarwellen
oder von Videosequenzen.
Neben den weiterhin bestehenden Geschäftsfeldern sind neue
Themenschwerpunkte geplant. Beispiele sind: »Leistungs-
be wertung Indirekte Sicht«: Führung von Fahrzeugen, wo
direkte Sicht nicht möglich ist und damit verbesserter Schutz
für Fahrzeugführer und Fuhrpark. »Multisensorielle Ferndiag-
nose«: Berührungslose Messung und Diagnose von Material
und Geräten, auch über weite Entfernungen, ein Beitrag zur
optimalen Wartung und Sicherung der Einsatzfähigkeit.
»Bauwerkserfassung« sowie »Vermessung und Analyse
von technischen Anlagen«: Anwendungen bildgebender
Laser-Radare, die Änderungen erfassen und zum Beispiel
Instandsetzungen aus der Ferne planbar machen.
»Warnsensorik«: Die schnelle und sichere automatische
Erkennung von schulterbaren Luftabwehrraketen. Ziel ist die
Verbesserung der Maßnahmen und technischen Konzepte
gegen die asymmetrische Bedrohung durch Terroreinheiten.
Vernetzte SenSoren für Sicherheit und Schutz
Gründungsjahr 2010
Mitarbeiter 360
Haushalt 35 Mio. €
kontakt Standort karlsruhe
Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Jürgen Beyerer
Anschrift Fraunhoferstraße 1
76131 Karlsruhe
Telefon +49 721 6091-210
Fax + 49721 6091-413
E-Mail [email protected]
kontakt Standort Ettlingen
Institutsleiter Prof. Dr. Maurus Tacke
Anschrift Gutleuthausstr. 1
76275 Ettlingen
Telefon + 49 (0) 72 43 9 92 - 131
Fax + 49 (0) 72 43 9 92 - 298
E-Mail [email protected]
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www.iosb.fraunhofer.de
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Beyerer und Prof. Dr. Maurus Tacke.
Das Geschäftsfeld Interoperabilität und Assistenzsysteme (IAS) bietet Lösungen
für das Zusammenwirken des Menschen mit komplexen informationstechnischen Systemen
an. Schwerpunkt ist die bildgestützte Luft- und Satellitenbildauswertung für die Aufklärung
und Überwachung im Verbund netzbasierter Operationsführung. Dabei kommt der Intero-
perabilität entscheidende Bedeutung zu. Das Geschäftsfeld entwickelt Assistenzsysteme für
die Informationsgewinnung im Aufklärungswesen und konzipiert und bewertet vollständige
Systemlösungen.
Das Geschäftsfeld Interaktive Analyse und diagnose (IAD) entwickelt Lösungen
für die technisch unterstützte Analyse von Signalen und Bildern. Diese dient der Lösung
von Diagnoseaufgaben in vielfältigen Anwendungsfeldern. Die Arbeiten decken dabei die
gesamte Analyse- und Diagnosekette ab: von der Signalerfassung und -vorverarbeitung durch
miniaturisierte, netzwerkfähige Messaufnehmer über modellbasierte Verfahren zur Entschei-
dungsfindung bis zum Multidisplay-Arbeitsplatz eines Anwenderteams.
Der Schwerpunkt des Geschäftsfeldes Autonome Systeme und maschinensehen (ASM)
liegt in der automatischen Auswertung von Signalen bewegter bildgebender Sensorik in kom-
plexen, ggf. nichtkooperativen Szenarien. Diese Sensorik wird beispielsweise im Aufklärungs-
und Überwachungsbereich als integrierte Komponente in fliegenden, weltraumgestützten
oder mobilen landgestützten Plattformen verwendet. ASM entwickelt und integriert hierfür
Bildauswertealgorithmen für autonome oder interaktive Systeme.
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U N d B I l d A U S w E R T U N g I O S B , S TA N d O R T k A R l S R U H E
GeSchäftSfelder
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Das Geschäftsfeld Informationsmanagement (IMT) entwickelt Plattformen für Simulati-
onssysteme, Internet-Communities und Portale, webbasierte Informations- und Wissens-
Management-Systeme, sowie Content- und Community-Management Anwendungen.
Anwendungsschwerpunkte sind die Simulationsinfrastruktur der Bundeswehr, Wissens-
Management-Systeme für F&E, Modellierung und Simulation sowie IT-Architekturen für das
Krisenmanagement.
Das Fraunhofer-Anwendungszentrum Systemtechnik (AST) beschäftigt sich mit der
Modellierung, Simulation und Führung / Steuerung mobiler bemannter / unbemannter
Systeme auf dem Land und im Unterwasserbereich innerhalb der Entscheidungsebenen Missi-
on, Manöver sowie Autopilot. Weiterhin werden Simulatoren und Ausbildungssysteme
für Land- und Wasserfahrzeuge entwickelt.
Das Geschäftsfeld Netzwerke (NET) befasst sich mit der Planung, Implementierung und
dem Betrieb sicherer Rechnernetze und Kommunikationsdienste. Es ist spezialisiert auf
Firewalls, den Einsatz von Verschlüsselungsverfahren, Electronic Messaging zur unter-
nehmensübergreifenden Kommunikation sowie webbasierte Verfahren zum Netzwerk-
management. »Netzwerke« betreibt Teile der Netzinfrastruktur der FhG.
Basis für die konzeption, planung und Bewertung von bildgebenden Systemen ist das
Erscheinungsbild der verschiedenen Objekte für die Sensoren, die Signatur. Das Institut verfügt
über umfangreiches Material hierzu, das ständig aktualisiert wird. Alternativ zu experimentell
ermittelten Signaturen werden auch modelle der Objekte vorgehalten und für die Simulation
eingesetzt. Das nebenstehende Bild zeigt als Beispiel das Institutsgebäude in mehreren Darstel-
lungsarten.
Die Ausführung von Sensorik variiert stark mit dem Verwendungszweck. Die Anforderungen
bestimmen die technischen Daten, das Institut verfügt über den wissenschaftlichen Hintergrund
zur Unterstützung der Auswahl unterschiedlicher konzepte und Ausführungen. Das Bild
zeigt oben auf der Waffe ein neu eingeführtes Infrarot-Zielgerät, bei dem das Institut von der
Konzeption an sein Fachwissen einbringen konnte, zum Beispiel durch Einsatz seines Modells
TRM3 für die vergleichende Bestimmung der Reichweite solcher Sensoren im Einsatz.
Ein Schwerpunkt in der mustererkennung ist die automatische Analyse für laser-Radar.
Sie hilft Hubschrauberpiloten und warnt vor Hindernissen, hier eine Hochspannungsleitung in
schwierigem Gelände.
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U N d B I l d A U S w E R T U N g I O S B , S TA N d O R T E T T l I N g E N
GeSchäftSfelder
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Hauptanwendung der Mustererkennung bleibt mittelfristig die Auswertung und Fusion von
zweidimensionalen Bildern konventioneller Sensoren. Sie ist zum Beispiel Grundlage der
automatischen Navigation für autonome Systeme, die nicht immer auf GPS basieren kann.
Aktueller Schwerpunkt ist die Verarbeitung von Bildserien bewegter Sensoren. Das Bild zeigt
die aus den Daten eines Infrarotsensors automatisch bestimmte Flugbahn, (grün), und eine im
ausgewerteten 3-D Raum eingetragene automatische Fahrspur, (gelb).
warnsensorik bleibt ein brennendes Problem. Das Institut gewinnt mit experimentellen
Sensoren Daten (hier im IR) und ermittelt automatisch mögliche Gefährdungen (gelbe Spuren).
Ein typisches Beispiel zur Bildauswertung aktueller Systeme ist die Bearbeitung von Daten
des Radars mit synthetischer Apertur (SAR). SAR wird z.B. in den SAR-LUPE Satelliten der
Bundeswehr für die weltweite Aufklärung eingesetzt. Im Bild ist ein durch FOM-Algorithmen
automatisch entdeckter und markierter Flughafen mit seinen Verkehrsflächen in einem SAR-
Bild zu erkennen. Die Bildauswertung ergänzt hier die Arbeiten des Fraunhofer-Instituts FHR.
Die wissenschaftliche Beurteilung der leistung optronischer Systeme und Verfahren
setzt eine detaillierte Kenntnis aller Komponenten voraus. Das Institut bearbeitet die gesamte
optronische Kette und untersucht dazu auch die Strahlungsausbreitung in der Atmosphäre, die
die Leistungsfähigkeit aktueller optronischer Sensorsysteme beschränkt. Das Bild visualisiert den
Durchgang eines Laserstrahls durch turbulente Atmosphäre. Die theoretischen und experimen-
tellen Ergebnisse solcher Untersuchungen werden für die Bewertung und Leistungssteigerung
aktiver und passiver Sensoren benötigt.
Fraunhofer-Verbund Verteidigungs- und Sicherheitsforschung VVS
Eckerstraße4 79104Freiburg
Tel.+497612714-351 Fax+497612714-400
Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut EMI
Eckerstraße4 79104Freiburg
Tel.+497612714-351 Fax+497612714-400
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
NeuenahrerStraße20 53343Wachtberg
Tel.+492289435-227 Fax+492289435-627
Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung
und Ergonomie FKIE
NeuenahrerStraße20 53343Wachtberg
Tel.+492289435-287 Fax+492289435-685
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Tullastraße72 79108Freiburg
Tel.+497615159-410 Fax+497615159-300
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Joseph-von-Fraunhofer-Straße7 76327Pfinztal
Tel.+497214640-402 Fax+497214640-442
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
AmWolfsmantel33 91058Erlangen
Tel.+499131776-0 Fax+499131776-2099
Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT
Appelsgarten2 53879Euskirchen
Tel.+49225118-0 Fax+49225118-277
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
StandortKarlsruhe Fraunhoferstraße1 76131Karlsruhe
Tel.+497216091-210 Fax+497216091-413
StandortEttlingen Gutleuthausstraße1 76275Ettlingen
Tel.+497243992-131 Fax+497243992-298
Redaktion
Dr. Harald D. Müller
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Seite 16, 35, Bundeswehr
SKA Bildarchiv
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© Fraunhofer-Verbund
Verteidigungs- und
Sicherheitsforschung VVS
Freiburg 2009
Der VerbunD im Überblick
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