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MARG Projekt

MARG - Microwave Areal Rain Gauge

 

 


Allgemeines

Die genaue Kenntnis und Qualität der Messung von Niederschlagsmengen spielen eine entscheidende Rolle für den Betrieb von Kanalisationen und Wasseraufbereitungsanlagen, für den Einsatz von künstlicher Bewässerung und für die frühzeitige Erkennung von Hochwassergefahr.

Für diese Aufgaben sind genaue und lokale Niederschlagsdaten von unschätzbaren Wert.

Um diese Daten zu erlangen sind zur Zeit zwei Methoden im Einsatz : Regenmesser oder Weitbereichs-Wetterradargeräte. Erstere werden zur direkten Messung des Niederschlags, der tatsächlich den Boden erreicht, verwendet. Da dies aber nur eine örtliche Messung ist, benötigt man ein dichtes Netzwerk um bei Interpolation die Fehler gering zu halten. Dies ist aber mit hohen Kosten verbunden.

Ein Wetterradar kann als ein sehr dichtes Netzwerk von Regenmessern angesehen werden (mit einer Zellengröße kleiner als 1 km), wobei aber, besonders bei größeren Entfernungen, nicht der Bodenniederschlag  gemessen wird. Auch ist der Preis eines solchen Radars für KMUs zu hoch.

Die Idee des MARG Projekts ist es daher, ein neuartiges und billigeres Messgerät zu entwickeln,  das gleichzeitig genau, echtzeitfähig und benutzerfreundlich ist. Es handelt sich dabei um ein Radargerät mit geringerer Reichweite (etwa 30 km).


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Das MARG Wetterradar

Prototyp des MARG Wetterradars
© IHF/TU Graz

Das MARG Radar ist ein sogenanntes FMCW- (Frequenzmoduliertes Dauerstrich-) Radar, das bedeutet das Radar sendet ständig ein Signal aus und die Entfernung des Ziels wird über den Frequenzunterschied zwischen dem gesendeten und dem reflektierten und empfangenen Signal bestimmt. Da dieser Radartyp damit ständig sendet und empfängt werden zur besseren Trennung der Signale 2 Antennen verwendet. Die Frequenz des Radars liegt bei 5625 MHz mit einer Bandbreite von 3 MHz, was eine Entfernungsauflösung von 50 m bedeutet.

Der Vorteil des FMCW-Systems gegenüber einem Pulsradar, wie es auch bei anderen Wetterradargeräten verwendet wird, ist die deutlich geringere notwendige Sendeleistung. Das MARG Radar besitzt eine Leistung von 20 W. Die Reichweite beträgt 30 km.

Die Antennen haben einen 3 dB-Öffnungswinkel von etwa 3 °. Das bedeutet die laterale Auflösung ist in 30 km Entfernung etwa 1500 m.


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Unser Beitrag

Offenes Gehäuse des HF-Teils mit Platinen
© IHF/TU Graz

Der Anteil unseres Instituts am Projekt lag sowohl in der Hard- als auch in der Softwareentwicklung.

Die Hardware beinhaltete das gesamte Radar-Frontend bestehend aus :

  • Hochfrequenzmodulen für Sender und Empfänger
  • Prozessormodul zur Signalgenerierung und Signalverarbeitung
  • Spannungsversorgung

Das geöffnete Radar-Frontend ist in der nebenstehenden Abbildung zu sehen. 

Die entwickelte Software besteht aus der in einem FPGA untergebrachtenen Routinen zur Signalverarbeitung als auch den auf einem ARM-Prozessor laufenden Programm zur Radardatenverarbeitung gemeinsam mit einer einfachen Visualisierung.


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Kontakt
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Dipl.-Ing. Helmut Paulitsch
Tel.
+43 (316) 873 - 7439, 7931
Fax
+43 316 873 - 7941
Geldgeber / Förderprogramm
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EU / FP7

Laufzeit
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1.11.2012 - 31.10.2015

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