An der ZHAW School of Engineering wird unter der Leitung von Roland Küng eine der Radar-Technologien für die Geopraevent AG weiterentwickelt. Im Rahmen seiner Masterarbeit im Fachgebiet Information and Communication Technologies (ICT) hat sich Basil Brunner mit der Machbarkeit einer neuen Messmethode zur Bestimmung der Schneehöhe und der Entwicklung eines dazugehörigen Prototyps befasst. «Im Gegensatz zu bisherigen Radarsystemen, die die Beschaffenheit der Schneedecke und die Schneehöhe von oben herab messen, wird das Upward-looking UWB-Radar im Boden versenkt», erklärt Basil Brunner. Für sein Messgerät nutzte er ein Ultra-Wideband (UWB) Impulsradar, das normalerweise für die Überwachung von Lebensfunktionen von Menschen genutzt wird. Dieses UWB-Radar sendet Radarwellen mit einer Impulsdauer von wenigen Nanosekunden aus, die an Hindernissen – beispielsweise einer Eisschicht in der Schneedecke – reflektiert werden. Die Distanz bis zum Hindernis wird aus der Laufzeit des Echos berechnet. So können Strukturunterschiede in der Schneedecke erfasst und analysiert werden. Das Messsystem besteht aus drei einzelnen Radarmodulen, deren Signale erst separat ausgewertet und danach mit einem Algorithmus zusammengefasst werden. Dadurch können ungewollte Störechos durch Reflexionen am Gestein und der Messvorrichtung detektiert und ausgeblendet werden.

Die Masterarbeit hat Basil Brunner am Institute for Signal Processing and Wireless Communications (ISC) geschrieben, das den Entwicklungsauftrag von der Geopraevent AG bekam. «Ich wollte mich schon seit längerem mit Radarsystemen beschäftigen. Mit der Arbeit hatte ich die Möglichkeit, das Interesse in ein konkretes Gerät umzusetzen», sagt Basil Brunner. Nachdem er zuerst die Funktionsweise des UWB-Impulsradars detailliert untersucht hatte, entwickelte er im Labor einen Simulationsaufbau zur Verifikation der Messmethode. Abschliessend hat Basil Brunner am Institut für Schnee- und Lawinenforschung (SLF) in Davos erfolgreich getestet, ob der entwickelte Prototyp den Unterschied zwischen Schnee und Luft erkennt. «Trockener Neuschnee verhält sich für Radarwellen sehr ähnlich wie Luft», erklärt Basil Brunner. Die Daten aus einem ersten Feldversuch der Geopraevent AG machten dann deutlich, dass bei der Verwendung von nur einem UWB-Radarmodul zu viele Störungen durch Signalreflexionen die Bestimmung der Schneehöhe behindern. In einem verbesserten Prototyp hat Basil Brunner deshalb drei Module miteinander kombiniert. Am ISC wird das Upward-looking UWB-Radar nun weiterentwickelt, um künftig die Menschen in Bergregionen zuverlässig vor Lawinen warnen zu können.