Kurzbeschreibung
Das Hochfrequenzradar ist ein mobiles X-Band Radarsystem zur Überwachung und Analyse von schnellen gravitativen Massenbewegungen (wie z.B. Muren, Rutschungen oder potentiellen Fels- und Bergstürzen).
Das Radargerät basiert auf einem phasencodierten Pulsradar, das dieselbe Antenne sowohl zum Senden wie auch zum Empfangen verwendet. Der Sender erzeugt einen Trägerimpuls mit relativ kurzer Dauer (etwa 1 µs) und sendet diesen mit hoher Frequenz und bei hoher Leistung über die Antenne aus. Anhand Pulsradarmessungen lassen sich sowohl Richtung, Entfernung, Radialgeschwindigkeit, als auch die aktuelle Höhenlage eines Zielobjektes ausmachen. Das Hochfrequenzradar tastet das gesamte Beobachtungsgebiet mit diesen relativ kurzen Schwingungspaketen ab. Die Abtastung passiert im Mikrosekunden Bereich (3 Messungen in der Sekunde), dadurch ist es möglich bewegte Objekte (z.B. Murgänge) sicher zu detektieren.
Ansprechperson
Johannes Hübl
Research Services
Kontakt:
Institut für Alpine Naturgefahren (ian@boku.ac.at)
DCNA - Disaster Compentence Network Austria (office@dcna.at)
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Mit dem Hochfrequenzradar ist es möglich bewegte Objekte (z.B.: Murgänge, und Schneelawinen) mit ca. 1 m² Fläche in einer Entfernung von 2 km und Geschwindigkeiten zwischen 1 und 300 km/h bei einem Antennenöffnungswinkel von 5° sicher zu detektieren. Auf diesem Weg können bis zu maximal 38 Range Gates für die Prozessdetektion herangezogen werden (auf 2 km Entfernungsmessung). Für die Detektion schnellerer und kleinerer Objekte (z.B.: bei Steinschlagprozessen) kann bei gleicher Konfiguration des Systems (5° Öffnungswinkel) eine Fläche von ca. 0,5 m² auf eine Entfernung von 500 m zuverlässig erkannt werden. Die zu detektierende Objektauflösung ist abhängig von der Objektgeschwindigkeit, der Reflexionseigenschaften des Objektes, der Range Gate Länge, der Entfernung des Objektes zum Radargerät. Das Hochfrequenzradar lässt sich auf die jeweiligen Anforderungen einstellen (z.B.: Range Gate Länge, Entfernung zum Prozess, Öffnungswinkel der Antenne, …). Die Radaranlage kann auch mit mehreren Antennen betrieben werden, sodass eine größere Fläche überwacht werden kann. Weiters kann die Anlage mit anderen Sensoren gekoppelt werden. Damit wird eine umfassende Überwachung verschiedener interessanter Parameter möglich.
Das Hochfrequenzradar ist Teil der mobilen Forschungsinfrastruktur des DCNA. Diese wurde im Rahmen des vom BMBWF geförderten Hochschulraum-Strukturmittel (HRSM) Projekts angeschafft und gemeinsam mit den DCNA-Gründungsuniversitäten (Technische Universität Graz und Universität für Bodenkultur Wien) erarbeitet. Sie soll vor allem die Forschung im Feld (also etwa direkt am Katastrophenort) vorantreiben. Das Mess- und Analyselabor steht sowohl Forschenden an der TU Graz und BOKU Wien zur Verfügung und ermöglicht es diesen, ihre Expertise im Katastrophenfall bzw. in Risikogebieten orts- und zeitnahe bereitzustellen. Einzelne Elemente sind zudem bei Übungen und Forschungsprojekten im Einsatz.
Die mobile Forschungsplattform besteht aktuell aus einem Laborbus, einem Pick-up sowie einem Anhänger zum Transport notwendiger Ausstattung und Technik. Dies umfasst Informations- und Kommunikationsmodule, Labor- und Analysearbeitsplätze sowie alles an technischer Grundausstattung, was für einen effizienten Betrieb im Feld notwendig ist. Teil der mobilen Infrastruktur ist einerseits ein bodengebundener Roboter mit Kameras und Brandsensoren, der selbstständig navigieren kann (Robotikplattform „Husky“), andererseits auch ein unbemanntes Luftfahrzeug mit Laserscanner sowie regulärer und Wärmebildkamera (Drohne „Matador“).
Um einen Einsatz auch unter schwierigen Bedingungen zu gewährleisten, ist eine autarke Stromversorgung gewährleistet. Das mobile Forschungslabor kann unter anderem eingesetzt werden, um Hangrutschungen rund um Siedlungsgebiete zu überwachen oder um Gefahren und Risiken entlang von Bahn- und Autobahnstrecken effektiv abzuschätzen.
IBTP Koschuch e.U. - Consulting Engineer in Technical Physics