Ratgeber Radarantennen

Darum sollte jedes Boot mit einer Radarantenne ausgestattet sein

Radaranlagen gelten nach wie vor als eine der sichersten Kollisionsvermeidungstechnologien an Bord. Vor allem nachts, bei schlechter Sicht oder Nebel ist es die verlässlichste Methode, um ein Zusammenstoßen mit anderen Schiffen oder Gegenständen, wie zum Beispiel einer nicht auf der Seekarte abgebildeten Tonne, zu vermeiden.

Radar an Bord

Wie funktioniert eine Radaranlage?

Das Wort Radar steht für die englische Bezeichnung „Radio Direction Finding and Ranging“ und beschreibt eine Positions- und Abstandsbestimmung über die Aussendung und Reflektion von Radiowellen. Diese kurzen, elektromagnetischen Wellen, auch Impulse genannt, werden von Ihrer Radarantenne an Bord ausgesandt. Wenn diese Impulse nun auf andere Schiffe, Betonnung, eine umliegende Hafenanlage oder andere Objekte treffen, werden sie reflektiert und von der Radarantenne wieder aufgefangen. Die angeschlossene Radaranlage oder ein radarfähiges Multifunktionsdisplay werten die übermittelten Informationen aus, stellen ein mögliches Hindernis dar, errechnen durch Zeit zwischen Senden und Eintreffen des Echos Ihren Abstand zu diesem und bestimmen außerdem seine Richtung. Durch das permanente Rotieren der Radarantenne wird ein gleichmäßiges Entsenden der Impulse in alle Himmelsrichtungen erzeugt und so dafür gesorgt, dass nicht nur eine Seite Ihres Schiffes Überwacht wird.

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Welchen Vorteil hat eine Radarantenne? - Radar vs. AIS

Durch eine Radaranlage an Bord sehen Sie ALLE Boote und Hindernisse in der Umgebung. Bei der Verwendung von AIS bekommen Sie nur Schiffe oder Hindernisse angezeigt, welche ihre spezifischen AIS Daten über einen Transponder an Bord senden. Denn die Verwendung von AIS ist zwar in der Berufsschifffahrt Pflicht, nicht jedoch in der Sportschifffahrt. Sollten Sie also bereits einen AIS Empfänger oder AIS Transponder an Bord installiert haben und sich fragen, ob die Anschaffung einer Radaranlage trotzdem Sinn macht, so lautet die Antwort definitiv JA! Nur so senken Sie das Risiko einer möglichen Kollision auch bei Nebel, Dunkelheit oder starkem Regen.

Was ist ein Impulsradargerät?

Radare unterscheiden sich in der Art, wie das Hochfrequenz-Signal erzeugt und verarbeitet wird. Ein Pulsradargerät, auch Impulsradar genannt, stellt die klassische Methode eines Radars dar. Dieses funktioniert mit einem Magnetron, also einer Elektronenröhre, die mit großer Leistung (über 2000 W) Hochfrequenz zur Verfügung stellt. Dafür muss sie vor dem Betrieb auf Temperatur kommen, was durch elektrisches Beheizen erreicht wird. Je nach der Größe des Radars kann dies einige Minuten dauern. Impulsradargeräte senden mit einer hohen Leistung kurze Pulse von wenigen Zehntel-Mikrosekunden aus. Durch die kurzen Pulse wird die Auflösung in der Entfernung verbessert, aber das Echo geschwächt. Aus diesem Grund ist die hohe Sendeleistung von mehreren Kilowatt nötig. Während des Sendevorgangs und kurz danach kann der Empfänger Echos nicht auswerten. Der Bereich von einer Impulslänge Laufzeit rund um die Antenne ist daher nicht nutzbar und wird als tote Zone bezeichnet. Je nach Technik und eingestelltem Bereich kann diese Zone einige Meter oder sogar mehrere Meilen groß sein. Die Technik der Impulsradargeräte ist über die Jahre ständig weiter entwickelt worden, so dass es heute weitaus modernere Radargeräte mit deutlichen Vorteilen zu kaufen gibt.

Was ist ein Pulskompressionsradar?

Anders als beim Impulsradargerät wird beim Pulskompressionsradar die Auflösung in der Entfernung nicht durch die Kürze der Impulse, sondern durch eine sich ständig ändernde Frequenz des gesendeten Signals erreicht, wodurch der Empfänger innerhalb eines Echos feststellen kann, aus welchem Abschnitt des gesendeten Signals es stammt. Es werden nacheinander verschieden lange Impulse verschickt, kurze Impulse mit wenig Energie für den Nahbereich und längere Impulse mit mehr Energie für größere Entfernungen. Für das Erhalten eines aussagekräftigen Echos benötigen Pulskompressionsradare merklich weniger Sendeleistung als Impulsradare (20-40 Watt). Zur Auswertung wird die gesamte Energie eines langen Echos mathematisch auf den Zeitpunkt des ersten Eintreffens projiziert. Überlappende Echos werden dabei wieder getrennt. Dieser Vorgang wird als Pulskompression bezeichnet. Störungen, wie Regen- oder Seegangsechos werden von diesen Radargeräten automatisch verringert und die Empfindlichkeit des Empfängers erhöht.

Was ist ein Broadband-Radar und welche Vorteile hat die Broadband-Radartechnologie?

Ein Broadband-Radar arbeitet mit FMCW-Technologie (Frequency Modulated Continuous Wave) und wird daher auch als Dauerstrichradar bezeichnet. Broadband-Systeme weisen kaum radiale Verformungen und Verzerrungen auf. Dadurch werden zum einen Ziele im Nahbereich besonders klar und störungsfrei dargestellt, aber auch Ziele in weiter Entfernung gut identifiziert. Broadband-Radarantennen der neueren Generation können auch Objekte, die 32 sm entfernt sind, noch klar und deutlich abbilden. Ein Broadband-Radar braucht keine Auswärmphase und ist z.B. bei plötzlich aufkommendem Nebel sofort einsatzbereit. Die Strahlenbelastung eines Broadband-Radars ist deutlich geringer, eine blinde Zone muss zum Schutz der Gesundheit nicht beachtet werden. Moderne Broadband-Radarantennen können Regenfronten, Stürme und andere Wetterfronten anzeigen und von anderen Signalen unterschieden. Der einzige Nachteil der Broadband-Radartechnologie: so genannte Radarantwortbaken (RACON), SART Signale, sowie RTE’s können nicht identifiziert und darstellt werden.

Was ist ein Doppler-Radar?

Doppler-Radare, auch Doppler-Pulskompressionsradare genannt, stellen die neueste Radar-Technologie dar. Doppler-Radare sind deutlich hochauflösender, strahlungsärmer, leichter und effizienter als ältere, analoge Magnetron Radargeräte. Auch im Nahbereich bieten sie eine bessere Erkennung von beispielsweise Tonnen oder Kayakfahrern. Sie brauchen keinerlei Aufwärmphase, sind sofort einsatzbereit und haben Reichweiten von bis zu 48 Seemeilen. Doppler Radargeräte können aufgrund von Motion Detection kleinste Veränderungen von Echolaufzeiten erkennen. Kürzere Echolaufzeiten deuten auf sich nähernde Ziele hin, längere Laufzeiten auf sich entfernende Ziele. Zudem können bewegliche von stationären Zielen unterschieden werden. Eine farbcodierte Darstellung (sich nähernde Ziele rot, sich entfernende Ziele grün) hilft, die Radardaten schneller zu interpretieren. Durch die MARPA-Funktion (Mini Automatic Radar Plotting Aid) werden andere Schiffe inklusive ihrer Geschwindigkeit und Peilung erkannt und der nächste Punkt der Annäherung (CPA – Closest Point of Approach) sowie die Zeit bis zur nächsten Annäherung (TCPA – Time to Closes Point of Approach) errechnet. Mittels Gefahrenalarm wird ein Audio-Alarm ausgelöst, sobald ein verfolgtes Ziel in die vorab eingestellte Gefahrenzone einfährt. Die Doppler-Technologie muss von Ihrem Multifunktionsdisplay vollständig unterstützt werden. Eine herstellerübergreifende Vernetzung ist bei Radarantennen grundsätzlich dabei nicht möglich. Zur Nutzung der MARPA Darstellung empfehlen wir einen externen Kompass, der über NMEA 2000 mit dem Radargerät und Ihrem Multifunktionsdisplay verbunden wird.

Was gibt es bei der Interpretation von Radarechos zu beachten?

Das Lesen und Interpretieren der Umgebungs- und Hindernisdarstellung eines Radars benötigt einige Übung. Es ist wichtig, dabei einige Punkte zu beachten.

1 Die Größe der dargestellten Objekte

Die dargestellte Größe von Objekten ist nicht zwangsläufig proportional zu ihrer echten Größe. Neben der Größe von Objekten, bzw. der Fläche, die sie den Impulsen bieten, ist die dargestellte Größe abhängig von dem Material, aus welchem das Zielobjekt besteht. Metall reflektiert sehr gut, Holz weniger gut. Auch die Form, Positionierung und Höhe des Objektes ist ausschlaggebend für die auf dem Radarbildschirm angezeigte Größe. Das perfekte Ziel befindet sich vertikal zur Wasseroberfläche, ist rechteckig und hat keine Rundungen. Es besteht aus stark leitfähigem Metall, besitzt eine große Fläche und befindet sich auf gleicher Höhe mit der Radarantenne.

2 Relative Bewegung

Bei der Interpretation des Radarbildes ist zu beachten, dass die eigene Radarantenne das Zentrum der Darstellung bildet. Die Bewegung des eigenen Schiffes ist in den Bewegungen der abgebildeten Echos mit enthalten. So bewegen sich dadurch beispielsweise auch feststehende Gegenstände, wie eine Tonne oder Landabschnitte.

3 Radiale Ausdehnung von Radarimpulsen

Wenn sich Objekte in derselben Peilung sehr dicht bei einander befinden, werden diese von Magnetron-Radarantennen oft als ein großes Objekt erkannt. Damit zwei Objekte voneinander getrennt erkannt & dargestellt werden, müssen sie sich mehr als eine Impulslänge (die Hälfte der tatsächlichen Laufzeit des Impulses von der Antenne zum Objekt und wieder zurück) voneinander entfernt befinden. Für eine deutliche Zieldarstellung im Nahbereich kann die Impulslänge der Radarantenne verringert werden. Dadurch werden auch die Seemeilenbereiche beeinflusst. Bei Radarantennen der neueren Technologien, mit Broadband, Pulskompression und Doppler-Technologie besteht dieses Problem nicht mehr, da sie im Nahbereich grundsätzlich hochauflösender als alte Magnetron-Geräte sind. Zudem kann am Multifunktionsdisplay über entsprechende Filter die Darstellung noch verbessert werden.

Wir empfehlen Ihnen, sich unbedingt vor der Benutzung Ihrer neuen Radaranlage auf dem Wasser die Bedienungsanleitung der Antenne wie auch Ihres Darstellungsmonitors gut durchzulesen. Machen Sie sich mit den Eigenschaften Ihrer Anlage vertraut und testen Sie diese gegebenenfalls im Hafen. Stellen Sie sicher, dass Sie bei jeder Neuinstallation einer Radaranlage als erstes die richtige Peilausrichtung kontrollieren!

Welche Störungen und Fehler können bei Radargeräten auftreten?

1 Aufnahmelücken und Verluste

Die Wellen einer Radarantenne bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit. Der Zeitraum zwischen Aussenden und Wiederempfangen der Impulse ist allgemein so kurz, dass sich die Radarantenne in der Zwischenzeit nur minimal weiterbewegt. Trotzdem kann es während des kurzen „Umschaltens“ von Senden zu Empfangen zu Aufnahmelücken und Verlusten kommen, gerade wenn das zu erreichende Objekt sich in weiter Entfernung befindet und die Wellen somit einen längeren Weg zurücklegen müssen. Hierfür haben Radaranlagen der Marken Garmin, Raymarine, Simrad, B&G und Furuno Funktionen, die es möglich machen, auf weitere Entfernungsbereiche umzustellen. Das System sendet dann automatisch verlängerte Impulse aus, um einen Verlust so gering wie möglich zu halten.

2 Falsche Echos

Ein falsches Echo entsteht, wenn die von der Radarantenne entsandten Impulse zum Beispiel auf starken Regen oder Wellengang treffen. Echos von Sturmfronten und Starkregen bestehen aus vielen kleinen Impulsen, welche sich ständig in ihrer Größe, Intensität und Peilung ändern. Diese Echos werden auf der Radaranzeige zumeist als große, punktartige Gebiete angezeigt. Durch diesen Effekt können Gewitterfronten schon früh erkannt werden. Durch die Filterfunktionen auf dem Multifunktionsdisplay können die störenden Echos entsprechend herausgefiltert werden.

3 Störimpulse

Eine andere Störung und fehlerhafte Darstellung kann auftreten, wenn mehre Schiffe mit einer Radaranlage an Bord innerhalb des gleichen Bereichs arbeiten. Diese Störimpulse werden auf Ihrem Radar als spiralartig angeordneter Punkte in der Bildschirmmitte angezeigt. Die meisten Hersteller von Radartechnik bieten Ihnen Störimpulsunterdrückungs-Einstellungen an, welche die falschen und störenden Echos auf der Radaranzeige mildern und herausfiltern können.

Wie kann ich Kollisionen auf See vermeiden und Ausweichmanöver einleiten?

Wenn sich Ihrem Bildschirmmittelpunkt – also Ihnen – ein Echo immer weiter nähert, sollten Sie im wahrsten Sinne „hellhörig“ werden, Ausschau halten und gegebenenfalls Gegenmaßnahmen und ein Ausweichmanöver einleiten. Ein Ausweichmanöver sollte im Normalfall (siehe Regel 19 der internationalen Kollisionsverhütungsregel auch „Convention of the international Regulations for Preventing Collisions at Sea“) nach Steuerbord durchgeführt werden.

Was ist ein Radar Overlay?

Um unklare Radarsignale zu identifizieren, nahende Objekte rechtzeitig zu erkennen und Kollisionen zu vermeiden, empfehlen Ihnen, Ihr Radarbild an Bord mit anderen Darstellungen, wie AIS, GPS und der elektronischen Seekarte, zu vergleichen. Ein Radar Overlay bezeichnet das Übereinanderlegen von beispielsweise Radarbildern und elektronischer Seekarte bei gleicher Ausrichtung.

Wir empfehlen einen externen Kompasssensor zu verwenden, um ein flüssiges Radaroverlay auf Ihrem Multifunktionsdisplay zu gewährleisten. Einige Autopiloten haben einen entsprechenden Sensor bereits eingebaut.

Der optimale Montageort für Radarantennen

Radarantennen sollten an Bord möglichst hoch montiert werden, dadurch verbessert ihre Reichweite. Bei älteren Radarantennen ist eine hohe Montage zudem wichtig, damit der Decksbereich Ihres Schiffes in die blinde Zone der Antenne, außerhalb des (vertikalen) Öffnungswinkels der Hauptkeule, fällt. Denn die Strahlen von Impuls-Radarantennen können, bei nahem, regelmäßigem Kontakt, gesundheitsschädlich sein. Die tote Zone erstreckt sich umso weiter, je höher die Antenne montiert ist. Ist die Radarantenne zu hoch montiert, treffen die Impulse allerdings erst entsprechend spät auf die Wasseroberfläche auf und der Nahaufnahmebereich verringert sich. Bei den neuen Radartechnologien wie Broadband oder Pulskompression ist die Strahlenbelastung vergleich mit der eines Mobiltelefons und es werden im Nahbereich bereits ab 10 m Echos angezeigt. Daher spielt die tote Zone hier keine Rolle mehr.

Bei Segelyachten sieht man runde Random Radarantennen meist am Mast montiert, dies spart zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen auch noch Platz. Hierfür werden verschieden Masthalterungen angeboten. Besonders empfehlenswert ist die Installation am Mast mit einer kardanischen Mastaufhängung. Diese Halterung ist selbstnivellierend, sorgt also dafür, dass Ihre Radarantenne auch bei starkem Wellengang immer in einer horizontalen Stellung bleibt. Dadurch wird die Antennenleistung um ein Vielfaches erhöht.

Wie wird eine Radarantenne an Bord verkabelt?

Radargeräte werden über ihre Ethernet- bzw. RayNet Schnittstelle in der Regel direkt an den Plotter angeschlossen. Einige Radarantennen benötigen zusätzlich zu dem Datenkabel noch ein Stromkabel. Radardaten können nicht über das NMEA Protokoll übertragen werden. Eine andere Alternative ist die Wahl einer Radarantenne mit WiFi, in diesem Fall ist keinerlei Verkabelung zum Plotter nötig. Wenn möglich empfehlen wir Ihnen, sich für eine kabelgebundene Radarantenne zu entscheiden, da das WiFi Signal möglicherweise durch einen Sturm oder andere äußere Einflüsse gestört werden kann.

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