Feldnotizen: Warum das Radar-Modul HLK-LD2450 am Fledermausteich baden ging

Hallo zusammen,

wer meine Arbeit hier verfolgt, weiß: Ich liebe es, Prototypen zu bauen, Sensoren zu kalibrieren und neue Wege zu gehen, um das Mikroklima mit der Aktivität unserer Fledermäuse zu verknüpfen. Mein neuestes Experiment war die Integration des HLK-LD2450 24-GHz-Radarmoduls in das NEXUS-System. Die Idee: Neben den akustischen Aufrufen auch die exakte Flugbahn (X- und Y-Koordinaten) der Tiere live im Feld zu erfassen.

Nach intensiven Tests im heimischen Garten und einer erfolgreichen mechanischen Integration in meine wetterfeste "Tschibo-Messbox", ging es nun an die unbestechliche Validierung am Paddelteich.

Das Ergebnis nach über 1,5 Stunden Dauermessung im Feld? Ein glasklares, unbeschönigtes Nein. Das Radar hat im produktiven Fenster keine einzige Fledermaus aufgezeichnet.

Warum das Modul für die aktive Fledermausforschung leider eine Sackgasse ist, lässt sich biologisch und physikalisch in drei Punkten zusammenfassen:

A) Die Tiere sind viel zu klein (Die Radarquerschnitt-Falle)

Das HLK-LD2450 ist ein kommerzieller Human Tracking Sensor. Seine internen Antennen und Algorithmen sind darauf optimiert, die Reflexionsfläche eines menschlichen Körpers (ca. 1\text{ m}^2 bis 2\text{ m}^2) sauber zu detektieren. Eine Zwergfledermaus wiegt gerade einmal 5 Gramm. Ihre physische Reflexionsfläche für die 24-GHz-Welle ist mikroskopisch klein. Das Radar sieht das Tier schlichtweg nicht, weil das Echo im allgemeinen Hintergrundrauschen untergeht.

B) Die Tiere sind viel zu schnell (Der "Fliegen-Filter" der Firmware)

Da das Modul für Smart-Home-Anwendungen gebaut wurde (um z. B. Klimaanlagen oder das Licht zu steuern, wenn ein Mensch den Raum betritt), besitzt es einen extrem aggressiven, internen Software-Filter. Dieser soll verhindern, dass das System Fehlalarme schlägt, wenn eine Fliege am Sensor vorbeivliegt oder Vorhänge im Wind wehen. Wenn eine Fledermaus mit 30 km/h Haken schlagend durch die Radarkeule schießt, sortiert die geschlossene Werks-Firmware diese Bewegung gnadenlos als "temporäre Störung" oder "Bildrauschen" aus. Das Modul blockiert die Datenausgabe so lange, bis es sich absolut sicher ist, ein stabiles, träges Objekt vor sich zu haben.

C) Der Entwickler war zu optimistisch – aber um eine Erkenntnis reicher! 😉

Spaß beiseite: Man muss die Grenzen seiner Werkzeuge kennen. Dass das Radar am Teich geschwiegen hat, lag weder am Arduino-Code noch an der Hardware-Konstruktion. Dass das Gehäuse und die Sensorik im Feld perfekt zusammenspielen, hat das Modul bewiesen: Beim Aufstellen und beim Abholen der Box hat es mich im Abstand von wenigen Zentimetern durch die Gehäusewand hindurch messerscharf erfasst und getrackt.

Das Fazit

Für die Erkennung von Menschen oder größeren Säugetieren im Garten ist das LD2450 für schmale 7,09 € ein absolut geniales Stück Technik. Für den hochdynamischen Ultraschall-Bereich unserer Fledermäuse ist es leider absolut unbrauchbar.

Der Blick nach vorn:

Enttäuscht? Ein kleines bisschen vielleicht. Aber genau so funktioniert Forschung! Das neu angeschaffte Seeed-Expansionsboard und der zusätzliche AIR530 GPS-Sensor wandern nun in die Werkstatt-Restekiste und warten auf das nächste Projekt.

Die wichtigste Erkenntnis dieser Nacht: Unser NEXUS-Kernsystem (Mikroklima via BME680 und Audio via TeensyBat) läuft parallel dazu wie ein unbestechliches Schweizer Uhrwerk und hat in derselben Nacht über 50.000 Rufe von 8 verschiedenen Fledermausarten dokumentiert. Wir wissen jetzt definitiv, wo wir unsere Energie hineinstecken müssen! 

Bis zum nächsten Mal an der Werkbank,

Jochen