Radiation Detecting and Ranging ist eine Technik, die im Kraftfahrzeug eindeutig zur Sensorik gezählt werden muss. Das bekannteste Beispiel ist zwar der Abstandssensor, aber die Radartechik teilt sich grundsätzlich auf in Nah-, Mittel- und Fernbereich, im Moment noch für jeden ein eigenes Gerät. Radar arbeitet mit Funk- bzw. elektromagnetischen Wellen mit einer größeren Wellenlänge als die des sichtbaren Lichts, aber kleiner als die z.B. bei Lidar.

Das gesamte Spektrum von Radarwellen ist unterschiedlich nutzbar. Je nach Frequenzband können sie nicht nur Betonwände, sondern auch Wolken und Regen durchdringen. Für den Straßenverkehr sind die Frequenzen 76 und 77 GHz freigegeben. Obwohl ein Sensor, sendet so ein Gerät zunächst einmal Wellenpakete vertikal breiter gestreut als horizontal nach vorn. Metall ist zwar ein besonders guter Reflektor, aber Radar würde vermutlich auch funktionieren, wenn die Fahrzeughecks z.B. nur aus Kunststoff wären.

Zur Auswertung der sich grundsätzlich mit Lichtgeschwindigkeit bewegenden Signale kommen wir später. Jedenfalls gelingt es meist schon im Sensor, daraus zunächst einmal den Abstand und durch viele rasch hintereinander folgende Messungen auch die Geschwindigkeit zu ermitteln. Der horizontale Winkel der Aussendung der Strahlen ist so bemessen, dass diese mindestens die Ränder von vorherfahrenden Objekten und damit auch deren Richtung erfassen können. Ausgestrahlt wird entweder vervielfacht oder geschwenkt.

Komplett ergibt sich für den/die Fahrer/in eine Assistenz, die weit über eine Tempomat-Funktion hinausgeht, deshalb als Adaptive Cruise Control bezeichnet wird. Relativ einfach ist die Situation, wird das Fahrzeug schon in einer größeren Entfernung erkannt. Dadurch ist eine Anpassung an dessen Geschwindigkeit durch Nachlassen des Gaspedals möglich. Kritischer wird es, wenn ein solches einschert, was dann eventuell einen Bremseneingriff nötig macht. Inzwischen ist auch der darauffolgende Abstand in Grenzen veränderbar.

Der muss natürlich laufend auch an die gefahrene Geschwindigkeit angepasst werden. Auch ist die Zuordnung des maßgebenden Zielfahrzeugs nicht immer einfach. Man braucht nur an Kurven zu denken, die allerdings bei den allermeisten Autobahnen relativ eng begrenzt sind. ACC erreicht zusammen mit einem Spurhalteassistenten schon Level 2 des Autonomen Fahrens. Für die Berechnung von Kurven helfen die durch Bussystem übertragbaren Werte der ESC- und Lenkwinkel-Sensoren.

Radar gibt es schon sehr lange. Wie die Einheit für die Frequenz deutlich macht, wurde der Grundstein für das Verhalten elektromagnetischer Wellen schon 1886 von Heinrich Hertz gelegt. Der hat auch ihre Reflexion an metallischen Gegenständen nachgewiesen. Mit der ersten Funkverbindung 1899 über den Ärmelkanal und einer transatlantischen von 1902 gelang dem Italiener Guglielmo Marconi der weltweite Einstieg in die Funktechnik, z.B. um in Seenot geratenen Schiffen einen Notruf zu ermöglichen.

Erste Entfernungsmessungen mit dieser Technik stammen von Christian Hülsmeyer aus dem Jahr 1904. Aber den entscheidenden Schub erhält die Radartechnik erst durch den Zweiten Weltkrieg bzw. dessen Vorbereitung. Der gewaltige Entwicklungsschub von 1935 bis 1945 wurde durch die zu erwartende Fähigkeit von Radaranlagen ausgelöst, angreifende feindliche Fahrzeuge schon auf 100 km Distanz zu bemerken, ihren Standort festzustellen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten zu können.

Bei der anfänglichen passiven Funkmesstechnik wird z.B. ein Gebiet geschützt, indem man in größeren Abständen Sende- (2) und Empfangsantennen (3) aufstellt. Starke Energiequellen (1) geben sehr kurzwellige, gebündelte Strahlung aus. Diese kann auf dem (damals noch runden) Bildschirm (5) eines Oszilloskops (4) sichtbar gemacht werden (Bild).

Das empfangene Signal wird im einfachsten Fall auf die vertikal ablenkenden Platten gegeben, während der Elektronenstrahl zeitabhängig horizontal abgelenkt wird. Die Zeit wird auf die Geschwindigkeit von evtl. reflektierten Wellen abgestimmt. Im Beispiel oben ist also in ca. 35 km Entfernung eine Reflexion erfolgt. Durch gleichartige Auswertung von verschiedenen Punkten aus können die Positionen von Flugzeugen/Schiffen bestimmt und Verteidigungskräfte zielgenau eingesetzt werden.

Der Vergleich des empfangenen mit dem ausgesendeten Signal führt zur systematischen Auswertung. Natürlich wäre es schwierig, bei der Rückkehr eines sich immer gleich verändernden Signals festzustellen, um wie viele Wellentäler bzw. Wellenberge jetzt die Verzögerung eingetreten wäre. Deswegen wird das Signal z.B. digitalisiert und durch Pulsweitenmodulation so gestreckt, dass die Veränderung sich innerhalb eines einzigen, leicht erkennbaren Bereichs verschiebt.

Vermutlich liegt es auch daran, dass es Geräte für verschiedene Entfernungen gibt. Allerdings kann natürlich ein und derselbe Sender bei der Häufigkeit der möglichen Aussendungen Veränderungen z.B. an der Frequenz vornehmen, die eine Wiedererkennung und Auswertung möglich macht. Weiter ist für die Bestimmung der Annäherung noch der Doppler-Effekt hilfreich, der dafür sorgt, dass sich die Frequenz der empfangenen Wellen deutlich und damit auswertbar erhöht.

Bei der Entwicklung von Waffen hat Radar fast eine noch größere Bedeutung. So gibt es den Tarnkappenbomber, dessen Form und gewählte Materialien bewirken, dass nur wenige Radarstrahlen reflektiert werden. Allerdings behaupten inzwischen die Chinesen, solche Flugzeuge doch zu 90 Prozent sicher orten zu können. Andererseits gibt es die deutsche Firma Hensoldt, die verkündet, ohne Aussendung magnetischer Wellen (passiver Radartechnik) durch Auswertung aller möglicher, so ein Flugzeug umgebender Wellen, dieses orten zu können.