WO2014131515A2

WO2014131515A2 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der topographie einer pflanze

Info

Publication number: WO2014131515A2
Application number: PCT/EP2014/000500
Authority: WO
Inventors: Daniel Seyfried; Jörg SCHÖBEL
Original assignee: Daniel Seyfried
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-09-04
Also published as: WO2014131515A3; DE102013010491B4; DE102013010491A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radarsystem, das geeignet ist, Spargelpflanzen und sonstige Pflanzen, die sich größtenteils im Erdreich befinden, zu orten und daraufhin eine entsprechende Topographie und/oder Tomographie zu ermitteln. In Abhängigkeit von der ermittelten Topographie bzw. Tomographie werden Steuersignale erzeugt, die geeignet sind, verschiedene Maschinen, wie insbesondere Erntemaschinen und Bewässerungs- bzw. Düngemaschinen zu steuern und so eine effiziente und pflanzenschonende Ernte bzw. ein effizientes Pflanzenwachstum zu ermöglichen. Das Steuersignal kann außerdem dazu verwendet werden, verschiedenste Signalvorrichtungen anzusteuern, wodurch einem Nutzer signalisiert werden kann, wie das Wachstum verläuft und ob gegebenenfalls Bedarf an Düngung bzw. Bewässerung besteht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Topographie einer Pflanze

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das zur Bestimmung der

Topographie und/oder Tomographie von Pflanzen innerhalb eines Erdbodens eingesetzt werden kann. Die Erfindung betrifft außerdem eine Radarvorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren durchführen kann sowie eine Erntevorrichtung und eine Dünge- bzw. Bewässerungsvorrichtung, die anhand des

erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert werden können. Eine solche Topographie- bzw. Tomographie-Bestimmung umfasst

bevorzugterweise Pflanzenteile, wie beispielsweise Wurzeln oder Erntegut, wie beispielsweise Spargelstangen, Kartoffeln, Zwiebeln, Radieschen oder dergleichen. Weiterhin ist es möglich, neben den Pflanzen auch das sie umgebende Erdreich zu analysieren, wie beispielsweise Erdwälle oder dergleichen. Obwohl die Erfindung im Folgenden im Wesentlichen anhand von Spargelpflanzen beschrieben wird, ist sie jedoch keinesfalls darauf beschränkt.

Spargelpflanzen sind üblicherweise größtenteils unterhalb der Erdoberfläche, welche eben sein oder auch die Form eines Erdwalls - im Folgenden auch

Spargelwall genannt - haben kann. Erst kurz vor der Ernte stechen einzelne Spargelstangen aus dem Erdreich hervor und können auf diese Weise optisch wahrgenommen werden.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist eine gezielte Überwachung des

Wachstumsprozesses einer jeden Spargelstange eines Spargelwalls nicht möglich, da die wiederholte Freilegung eines jeden einzelnen Gewächses zwecks der Inspektion wirtschaftlich nicht sinnvoll erscheint. Aus diesem Grund können die Ergebnisse der während des Wachstumsprozesses durchgeführten Maßnahmen (Düngen, Bewässern, etc.) erst vor bzw. bei der Ernte ganzheitlich und ohne Differenzierung („welche Maßnahme hat welches Ergebnis gebracht?") festgestellt werden. Außerdem kann der Einsatz von z.B. Düngemitteln nicht selektiv gesteuert werden, sondern erfolgt für den gesamten Spargelwall einheitlich, wodurch unnötig Kosten für den Erzeuger und eine unnötige Belastung des Bodens und des

Gewächses - und damit letzten Endes für den Konsumenten - entstehen.

Es ist daher sinnvoll, bereits während des Wachstumsprozesses Hinweise darauf zu erhalten, wie die Ausbildung der Pflanze voranschreitet, um dann gezielt durch geeignete Maßnahmen - ggf. auch lokal bei der jeweiligen Spargelpflanze - eingreifen zu können, wie durch Düngen, Bewässern, usw.

Des Weiteren ist die Spargelernte nicht selten ein aufwändiger Vorgang, bei dem jede einzelne Spargelstange manuell per Hand freigelegt und, sofern sie den nötigen Reifegrad besitzt, gestochen wird. Neben dem an sich schon mühsamen Prozess müssen jene Pflanzen, die noch nicht erntereif sind, wieder vergraben und durch das beschriebene Prozedere zu einem späteren Zeitpunkt abermals kontrolliert werden. Wenn hingegen auf das Freilegen einer jeden Spargelpflanze verzichtet wird, so läuft der Stechprozess„blind" ab, so dass ein zielgerichteter

Erntevorgang durch den Erntehelfer nicht gewährleistet werden kann. Dann besteht die Gefahr, dass die betreffende Spargelstange entweder zu kurz gestochen wird und/oder benachbarte Spargelstangen in Mitleidenschaft gezogen werden, da sie versehentlich von dem Erntemesser erfasst werden.

Die auf dem Markt verfügbaren Spargelerntemaschinen machen zwar die händische Arbeit beim Ernten teilweise obsolet, bringen aber eine Reihe von signifikanten Nachteilen mit sich, weshalb sie bisher die Spargelernte per Hand nicht zu ersetzen vermocht haben.

Eine Möglichkeit der automatisierten Spargelernte ist es, den gesamten Spargelwall abzutragen und die darin enthaltenen Spargelstangen heraus zu sieben. Eine entsprechende maschinelle Spargelernte ist beispielsweise bekannt aus

EP 0922382 A1. Diese radikalste Form der Ernte bringt insbesondere den Nachteil mit sich, dass durch eine fest eingestellte Höhe, auf der der Spargelwall abgetragen wird, Wurzelballen der Spargelpflanzen oftmals beschädigt werden, da die

Ausdehnung der einzelnen Wurzelballen unterschiedlich ist und sich üblicherweise mit der Zeit verändert. Durch solche Beschädigungen kann der Ertrag der betreffenden Pflanzen geschmälert werden, bis hin zum Totalausfall.

Aus DE 10 2010 001 300 A1 sind außerdem eine besondere Vorrichtung zur Spargelernte und ein entsprechendes Verfahren bekannt. Dort wird vorgeschlagen, Sonden in den Spargelwall einzubringen und mit Ultraschall oder Röntgenstrahlung ein bildgebendes Verfahren durchzuführen, um die Lage der Spargelstangen festzustellen. Alternativ wird dort vorgeschlagen, mehrere Stromleiter in den

Spargelwall einzuführen, ggf. bei gleichzeitiger Kontaktierung des Spargels, um dann über Messungen der verschiedenen Stromstärken in den einzelnen Leitern die Lage des Spargels zu ermitteln. Eine solche Lösung hat den Nachteil, dass sie aufwendig durchzuführen ist und auch die Spargelpflanzen beschädigen kann.

Weiter ist aus DE 602 02 978 T2 eine "Vorrichtung zum automatischen Ernten von Spargel" bekannt, bei der mittels Fühler, die entlang des Spargelwalls gezogen werden, ein aus dem Spargelwall herausragender Spargel ebendiese nach hinten auslenkt und damit der Erntemaschine die Position des Spargels signalisiert.

Eine andere Methode zur automatisierten Spargelernte ist ein optisches Verfahren, bei dem die Oberfläche des Spargelwalls optisch (z.B. Mittels eines Lasers und/oder einer Kamera, etc.) überwacht wird. An den Stellen, an denen eine Spargelstange durch den Wall bricht ist diese damit detektierbar. Daraufhin kann ein

entsprechendes Signal an einen Roboterarm oder an eine Person gegeben werden, so dass daraufhin das Ernten durchführt wird.

Ganz gleich, ob nun der Spargel zur Detektion und / oder Lagebestimmung zunächst elektrisch kontaktiert werden muss, oder in Kontakt mit Fühlern kommen muss, oder von einer optischen Vorrichtung erfasst werden muss. Offensichtlicher Nachteil all dieser Methoden ist es, dass nur solche Spargelstangen detektiert werden können, welche bereits durch den Wall gebrochen sind, oder im Begriff sind ebendies zu tun. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen automatisierten selektiven Ernte-Methoden ist, dass die genaue Lage und räumliche Orientierung der Spargelstangen im Wall nicht bekannt ist und damit beispielsweise ein Roboterarm nur vergleichsweise ungezielt hantieren kann. Dies birgt die Gefahr, dass zumindest einzelne der Spargelstangen beim Erntevorgang beispielsweise verfehlt werden, und/oder mehrere Anläufe zum Ernten unternommen werden müssen, ehe das Ernten erfolgreich durchgeführt worden ist. Oder aber es besteht etwa die Gefahr, dass zumindest einzelne der Spargelpflanzen falsch (beispielsweise zu kurz) gestochen und/oder während des Ernteversuchs beschädigt werden. All dies kostet entweder Zeit (und damit Geld etwa durch verlängerte Arbeitszeiten) und/oder Geld durch ungeerntete Spargelpflanzen und/oder einen geschmälerten Verkaufspreis.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Durch die

Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere folgende Erkenntnisse zugrunde.

- Spargelstangen und -wurzeln enthalten Wasser und gelöste Salze, was eine hohe Leitfähigkeit und damit eine gute Reflexion elektromagnetischer Wellen, beispielsweise im Mikro- bis Millimeterwellenbereich bedingt. - Gleichzeitig heben sich Spargelstangen und -wurzeln dielektrisch sehr gut von ihrer künstlich geschaffenen Umgebung (Spargelwall aus Erde/Sand) ab, was zu einer optimalen Ausgangssituation für seine Detektion führt.

- Die Größe von Spargelstangen (Länge, Durchmesser) und die Ausdehnung der Wurzeln führen zu gut detektierbaren und lokalisierbaren Reflexionen in einem technisch gut handhabbaren Frequenzbereich. Die sandige Umgebung ist recht homogen und vergleichsweise trocken. Somit werden die elektromagnetischen Wellen durch die Umgebung in einer reproduzierbaren Weise beeinflusst, die sich in der nachfolgenden

Signalauswertung vergleichsweise einfach berücksichtigen oder heraus rechnen lässt.

Der Spargelwall ist im Allgemeinen von drei Seiten zugänglich, was gute Voraussetzungen für Messungen sowohl in Reflexion als auch in

Transmission darstellt (auch Tomographie).

Die Spargelstangen sind länglich, daher gibt es eine starke

Polarisationsabhängigkeit der Reflexion.

- Die hier notwendigen Signal-Leistungen werfen keine moralisch/ethischen Bedenken auf. Und weder die (Arbeits-) Sicherheit, noch die Gesundheit von Erntehelfern und/oder Verbrauchern wird gefährdet. - Ganz im Gegensatz zu oben beschriebenen Verfahren mittels Röntgenstrahlung.

- Ein Radar kann Spargelstangen und -wurzeln kontaktlos detektieren und die Spargelwallparameter feststellen. Es ist nicht nötig, umständlich Sonden in den Spargelwall einzuführen und dazu den Spargel selbst womöglich noch kontaktieren zu müssen, wie es das oben erwähnte, nachteilige Verfahren erfordert. Der Spargel muss beim Einsatz eines Radars auch noch nicht durch den Wall gebrochen sein, wie es etwa die oben beschriebene, nachteilige, Methode mit den Fühlern verlangt. Die Antennen brauchen den Spargelwall nicht direkt zu berühren, sondern können sich in einem gewissen Abstand befinden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sendet elektromagnetische Strahlung aus in Richtung der zu untersuchenden Pflanze und empfängt außerdem

elektromagnetische Strahlung, die aus deren Richtung kommt. Durch Vergleich der beiden Strahlungen zueinander wird ein Steuersignal erzeugt, dessen Wert ein Maß ist für die Topographie der Pflanze bzw. von deren Teilen. Bei dem Vergleich von gesendeter und empfangener Strahlung können verschiedene Parameter berücksichtigt werden, wie insbesondere Unterschiede in der Amplitude, in der Laufzeit und/oder in der Phase. Dabei ist es bevorzugt, dass die empfangene elektromagnetische Strahlung durch Reflexion an der zu untersuchenden Pflanze bzw. an der sie umgebenden Erde entsteht. Dafür ist bevorzugterweise ein Radarverfahren vorgesehen. Besonders bewährt hat sich ein Radarsystem, das nach dem Prinzip des modulierten

Dauerstrichradars arbeitet, beispielsweise als Stepped Frequency Continuous Wave (SFCW) Radar.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich bewährt, dass die ausgesendete elektromagnetische Strahlung im Bereich von 100 Mhz bis 4 GHz liegt, wobei sich der Bereich von 300 MHz bis 2 GHz besonders bewährt hat.

Wesentliche Kriterien für die Auswahl der genannten Frequenzbereiche sind einerseits die Antennengröße (für die untere Bereichsgrenze) und andererseits die Dämpfung im Erdreich (für die obere Bereichsgrenze).

Die Durchführung von Fensterung und Zero-Padding (Anhängen von Nullen) ist vor allem für Radarverfahren sinnvoll, die im Frequenzbereich arbeiten, sodass auch dort die Daten entstehen. Dies ist für SFCW-Radarsysteme der Fall. Für

Radarverfahren wie Pulsradar, die komplett im Zeitbereich arbeiten sind dies üblicherweise keine Standardverfahren, die auf die Daten angewendet werden. Fensterung und Zero-Padding können jedoch auch auf Daten angewendet werden, die im Zeitbereich vorliegen (Pulsradar), ehe man sie in den Frequenzbereich transformiert, um diese dort zu verarbeiten. Mögliche Verfahren einer geeigneten Transformation sind Fouriertransformation, Laplacetransformation und sonstige Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Steuersignal kann verwendet werden zur Steuerung bzw. Regelung von Erntemitteln, wie einem Schneidewerk zum schonenden Abtragen eines Spargelwalls, einem Stech- und Schneidemesser oder dergleichen. Das Steuersignal kann außerdem dazu verwendet werden, um eine Maschine zu steuern, die die Pflanzen bewässern und/oder düngen kann.

Es ist zusätzlich oder stattdessen ebenfalls möglich, dass das Steuersignal verwendet wird zur Erzeugung einer grafischen Darstellung, die mittels einer Anzeigeeinheit, wie einem Monitor, einem Benutzer dargestellt werden kann.

Dadurch kann dem Benutzer die Topographie und/oder das Wachstum der untersuchten Pflanzen gezeigt werden. Es ist weiterhin denkbar, dass zusätzlich oder stattdessen eine optische Projektion (zum Beispiel mittels Laser) auf das Erdreich und/oder eine Darstellung mittels einer Datenbrille erfolgt, wodurch ein Erntehelfer in seiner Ernte-Tätigkeit unterstützt werden kann (Augmented Reality).

Das Steuersignal kann auch dazu verwendet werden, eine Signalvorrichtung anzusteuern, die einem Nutzer anhand optischer und/oder akustischer Mittel signalisiert, wenn die untersuchte Pflanze bzw. der untersuchte Bereich des

Erdwalls bearbeitet werden müssen, wie insbesondere bewässert und/oder gedüngt. Dafür werden gemessene Parameter mit Schwellwerten verglichen und bei deren Über- bzw. Unterschreiten werden entsprechende Signale ausgegeben. Es versteht sich, dass das Steuersignal bei den genannten Anwendungen direkt den nachgeschalteten Vorrichtungen - wie den Erntemitteln, den Maschinen, der Anzeigeeinheit, der Signalvorrichtung - zugeführt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, dass das Steuersignal bzw. dessen Werte zunächst auf einem Datenträger abgespeichert wird, der später von den genannten nachgeschalteten Vorrichtungen ausgelesen wird. Geeignete Datenträger sind beispielsweise entsprechende

Halbleiterbausteine, magnetische Speicher und/oder opto-magnetische Speicher.

Eine Radarvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist, lässt sich mit einer Transportvorrichtung verbinden, die wiederum in der Lage ist, die Radarvorrichtung entlang des Erdreichs zu bewegen, wo sich die zu untersuchenden Pflanzen befinden. Dafür weist die

erfindungsgemäße Radarvorrichtung entsprechende Verbindungsmittel auf. Für die Realisierung der Erfindung ist grundsätzlich eine Vielzahl verschiedener Antennentypen verwendbar, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform haben sich Loaded Bowtie Antennen besonders bewährt. Derartige Antennen sind beispielsweise beschrieben in Amert, T.; Wolf, J.; Albers, L; Palecek, D.; Thompson, S.; Askildsen, B.; Whites, K.W., "Economical resistive tapering of bowtie antennas," Antennas and Propagation Society

International Symposium, 2004. IEEE , vol.2, no., pp.1772, 1775 Vol.2, 20-25 June 2004; doi: 10.1109/APS.2004.1330541 Die vorliegende Erfindung hat somit insbesondere folgende Vorteile und

Einsatzmöglichkeiten.

Durch eine fortlaufende Kontrolle des Wachstumsprozesses einer jeden

Spargelpflanze ist es möglich, - ggf. individuell bei jeder Pflanze lokal - durch gezielte Bewässerung und den Einsatz von Düngemitteln regulierend einzugreifen, was beispielsweise sowohl eine Unterdüngung, als auch eine Überdüngung vermeidet, und damit Kosten sowie Umwelt- und Produkt-Belastung minimiert.

Parameter des Spargelwalls können ermittelt werden, wie dessen Feuchte, dessen Dielektrizitätszahl und dessen Leitfähigkeit. Aus einzelnen oder mehreren dieser Parameter können Rückschlüsse auf notwendige Aktionen hinsichtlich der

Bewirtschaftung des Spargelwalls gezogen werden, nämlich etwa Bewässerung oder Düngung. Durch die fortlaufende Ermittlung der Größe der Spargelstangen kann der richtige Zeitpunkt für die Ernte bestimmt werden. Dabei muss also nicht abgewartet werden bis der Spargel durch den Wall bricht, wie es etwa die oben beschriebene, nachteilige, optische Methode erfordert. Der Erzeuger kann daher in jedem Fall den vollen Marktpreis für sein Gemüse erzielen, da Kontakt mit Sonnenlicht nicht erfolgt und damit auch keine Verfärbungen stattfinden. Durch Ermittlung der Spargelstangen-Topographie (Position, Größe und Richtungs- Verlauf) kann der Arm eines Ernteroboters - oder einer sonstigen geeigneten Erntevorrichtung - gesteuert werden. Weitere Vorteile und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Radaranordnung zur Bestimmung der Wurzeltopographie

(Querschnittsdarstellung)

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 im Längsschnitt

Fig. 3 eine Radaranordnung zur Bestimmung der Permittivität ξ des Spargelwalls Fig. 4 eine Radaranordnung zur gleichzeitigen Bestimmung von Pflanzen- Topographie und Permittivität ξ des Spargelwalls. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele betreffen verschiedene Radarsysteme, die üblicherweise mit einer Spargelerntemaschine zusammen arbeiten. Dabei werden durch die Radarsysteme aufgrund von Radarmessungen, die unten näher beschrieben werden, Steuersignale erzeugt, die zur Ansteuerung einer

Spargelerntemaschine verwendet werden können. Die Radarsysteme der bevorzugten Ausführungsbeispiele sind - zumindest während des Erntebetriebs - fest mit einer der Spargelerntemaschinen verbunden und werden mit dieser entsprechend bewegt, um eine Spargelernte durchzuführen. Da die genannten Spargelerntemaschinen an sich bekannt sind, sind sie in den Figuren nicht dargestellt.

Fig. 1 zeigt in Querschnittsdarstellung einen Erdwall 10, in dem eine Spargelpflanze zu sehen ist, von der hier ein Wurzelballen 12 sowie eine Reihe von Spargelstangen 14 gezeigt sind. Wie im Spargelanbau üblich, weist der hier dargestellte Erdwall 10 einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf mit einer Oberfläche 16. Der hier dargestellte Wurzelballen 12 hat - bezogen auf die Querschnittsdarstellung - einen oberen Punkt 18. Oberhalb des Erdwalls 10 befindet sich eine Radaranordnung, die eine

Sendeantenne 20, eine Empfangsantenne 22 sowie ein Radargerät 24 umfasst. Das Radargerät 24 enthält eine an sich bekannte Sendeeinheit 26 zur Erzeugung und Aussendung von hochfrequenten Radarsignalen mit üblichen Stufen, wie

insbesondere Oszillatoren, Modulator, Treiber, Endstufen und Filter, sowie eine Empfangseinheit 28 zum Empfang solcher Radarsignale mit üblichen Stufen, wie insbesondere Filter, Vorstufen und dergleichen. Weiterhin enthält das Radargerät 24 auch eine Recheneinheit 30, die insbesondere dazu dient, die Sendesignale in geeigneter Weise zu modulieren und die empfangenen Signale auszuwerten.

Die beiden Antennen 20, 22 sind bevorzugterweise als Loaded Bowtie Antennen ausgebildet mit einem Abstand voneinander von ca. 0,1 m. Sie sind hier mittig zu dem Erdwall 10 angeordnet und zwar mit einem nahezu gleichen vertikalen Abstand DE von der Oberfläche 16. DE beträgt bevorzugterweise ca. 0,1 m. Der vertikale Abstand zwischen den Antennen 20, 22 und dem oberen Punkt 18 des

Wurzelballens 12 ist mit DW bezeichnet. Zwischen den beiden Antennen 20, 22 kann außerdem eine geeignete Abschirmung angeordnet sein (hier nicht

dargestellt), um das direkte Antennen-Übersprechen zu verringern und damit den Dynamikbereich der Radaranordnung erhöhen zu können. Eine solche Abschirmung kann auf einfache Weise durch entsprechendes Absorbermaterial realisiert werden.

Fig. 2 zeigt in Längsdarstellung die gleiche Anordnung wie Fig. 1. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die internen Stufen 26, 28, 30 des Radargeräts 24 hier nicht gezeigt; außerdem ist die Sendeantenne 20 bei dieser Darstellung durch die Empfangsantenne 22 verdeckt. In Fig. 2 ist insbesondere ersichtlich, dass sich innerhalb des Erdwalls 10 mehrere Spargelpflanzen befinden. Die Form, die Größe und auch die Höhe der entsprechenden Wurzelballen 12 sind üblicherweise unterschiedlich, so dass bei gleichem Abstand DE zwischen den Antennen 20, 22 und der Oberfläche 16 sich in Abhängigkeit von den Spargelpflanzen

unterschiedliche Werte DW ergeben können.

Das Radargerät 24 ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel derart gestaltet, dass es als moduliertes Dauerstrichradar arbeitet, wobei sich das Verfahren des Stepped Frequency Continuous Wave (SFCW) Radars besonders bewährt hat. Die Antennen 20, 22 werden entlang des Erdwalls 10 mittels eines Erntefahrzeuges (hier nicht dargestellt) bewegt, was in Fig. 2 durch den Pfeil P angedeutet ist. Dabei führt das Radargerät 24 an verschiedenen Messpunkten Messungen des

komplexwertigen S21 -Parameters durch, der die Signaldämpfung und -phase in Folge der Transmission angibt. Derartige Messpunkte haben entlang des Erdwalls 10 einen Abstand voneinander von etwa 1 cm.

Für die Bestimmung der Topographie der Wurzelballen 12, also insbesondere von deren Anordnung, Form und Größe, werden an jedem Messpunkt bevorzugterweise Messungen an etwa 100 diskreten Frequenzpunkten im Bereich von 300 MHz bis 2 GHz durchgeführt und entsprechende Messwerte aufgezeichnet. Diese Rohdaten werden durch die Recheneinheit 30 zunächst verschiedenen

Vorverarbeitungsschritten unterworfen. Diese beinhalten bei der bevorzugten Ausführung zunächst eine Fensterung und dann ein Anhängen mit Nullen (Zero- Padding). Anschließend werden die Daten mittels einer diskreten Fourier

Transformation in den Zeitbereich überführt. Von diesen derart verarbeiteten

Messdaten werden Daten aus einer sogenannten Hintergrundaufnahme abgezogen. Dabei handelt es sich um eine vorab durchgeführte Radaraufnahme, die nur die statischen Einflüsse enthält, nicht aber veränderliche Reflexionen, wie etwa von Spargelpflanzen. Dadurch können bei allen Messungen statische Einflüsse eliminiert werden, die sich insbesondere ergeben aus dem direkten

Antennenübersprechen, aus Reflexionen am Transportfahrzeug und dergleichen. Derartige Hintergrundaufnahmen können beispielsweise durchgeführt werden, indem an einem Erdwall 10 ohne Spargelpflanzen Radarmessungen durchgeführt werden.

Bei weiteren Berechnungen durch das Rechenwerk 30 erfolgt die Detektion der direkten Reflexion an der Oberfläche 16 nach einer Zweiwege-Signallaufzeit t_E in Luft. Als nächstes kann die dominante Reflexion an dem Wurzelballen 12 nach der Zweiwege-Laufzeit t_w ermittelt werden. Unter Berücksichtigung der Permittivität ξ des Materials des Erdwalls 10 kann der Abstand DW zwischen Wurzelballenoberfläche 18 und den Antennen 20, 22 nach folgender Gleichung bestimmt werden:

DW 0,5 ^* Co ^* (t_E + [t_w - t_E] / (ξ) )

mit

Vakuumlichtgeschwindigkeit

2-wege Signallaufzeit in Luft

2-wege Signallaufzeit zum Wurzelballen 12

Permittivität des Erdwall-Materials

Bevorzugterweise werden derartige Messungen und Auswertungen fortwährend durchgeführt, während das Radarsystem entlang des Erdwalls 10 bewegt wird. Dadurch kann die Topographie - wie insbesondere Anordnung, Form und Größe - der Wurzelballen 12 ermittelt werden.

Die Permittivität ξ des Erdwall-Materials kann geschätzt oder auch gemessen werden. Ein dafür mögliches Messverfahren wird unten mit Hilfe von Fig. 3 beschrieben. Die Recheneinheit 30 erzeugt ein Steuersignal s, deren Wert ein Maß ist für den Abstand DW. Das Steuersignal s wird weiter geleitet an eine

Spargelvollerntemaschine (beispielweise Modell KIRPY DE.21 der Firma ai- solution), die mittels eines Schneidwerks den gesamten Erdwall 10 in einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Wurzelballen 12 aufnimmt. Die dabei abgeschnittenen Spargelstangen 14 werden selektiert, was üblicherweise manuell geschieht, und anschließend wird der Erdwall 10 wieder aufbaut. Das Steuersignal s dient also in einem solchen Fall insbesondere dazu, die Höhe des Schneidwerks in Abhängigkeit von der Topographie der Wurzelballen 12 entlang des Erdwalls 10 zu steuern bzw. zu regeln.

Fig. 3 ist eine Querschnittsdarstellung, in der der Erdwall 10 mit einer

Spargelpflanze symbolisch gezeigt ist. An das Radargerät 24 - deren innere Stufen 26, 28, 30 hier nicht gezeigt sind - sind eine linke Antenne 120 sowie eine rechte Antenne 122 angeschlossen. Diese können ähnlich gestaltet sein wie die Antennen 20, 22 und sind auch hier als„Loaded Bowtie" Antennen ausgebildet. Das

Radargerät 24 arbeitet auch hier bevorzugterweise als moduliertes Dauerstrichradar (beispielsweise als SFCW).

Der wesentliche Unterschied bei der Radaranordnung nach Fig. 3 gegenüber der Radaranordnung nach den Fig. 1 , 2 ist, dass in Fig. 3 die beiden Antennen 120, 122 seitlich vom Erdwall 10 angeordnet sind, anstatt darüber. Der seitliche Abstand zwischen der linken Antenne 120 zum Erdwall 10 ist mit Dli und der seitliche

Abstand zwischen der rechten Antenne 122 und dem Erdwall 10 ist mit Dre bezeichnet. Als linker bzw. rechter Referenzpunkt - bezogen auf die

Querschnittsdarstellung - ist hier jeweils der Punkt verwendet worden, der sich auf halber Höhe des Erdwalls 10 befindet. Das Radargerät 24 führt Messungen an seinen beiden Ports

(Antennenanschlüssen) durch, und zeichnet dabei an etwa 100 diskreten

Frequenzpunkten im Bereich von ungefähr 300 MHz bis 2 GHz komplexwertige Datenpunkte auf, und zwar für alle Konfigurationen, nämlich dass

Antenne 120 zum Senden und Antenne 120 zum Empfangen (S11 ),

Antenne 120 zum Senden und Antenne 122 zum Empfangen (S21),

Antenne 122 zum Senden und Antenne 120 zum Empfangen (S12), und Antenne 122 zum Senden und Antenne 122 zum Empfangen (S22) verwendet wird. Analog wie bei dem oben beschriebenen Verfahren (zu Fig.1 und Fig. 2), werden die Rohdaten in den Zeitbereich überführt. Anschließend werden sie durch die Recheneinheit 30 korrigiert, indem für jeden S-Parameter einmalig statische Daten aus einer Hintergrundmessung abgezogen werden. Zu diesen statischen Einflüssen zählen beispielweise Reflexionen am Transportfahrzeug des Radarsystems, sowie für die S1 1- und S22-Messungen die internen Antennenreflexionen.

Durch Auswertung von Reflexionsmessungen - entsprechend der Parameter S11 , S22 - können die Abstandswerte Dli und Dre folgendermaßen bestimmt werden: Dli = 0,5 ^* tli ^* Co

Dre = 0,5 * tre ^* c₀

mit

tli: 2-wege Signallaufzeit zwischen Antenne 120 und der linken Seite des Erdwalls 10

tre. 2-wege Signallaufzeit zwischen Antenne 122 und der rechten Seite des Erdwalls 10

Co : Vakuumlichtgeschwindigkeit

Für eine derartige Messung arbeiten beide der Antennen 120, 122 jeweils sowohl als Sende- als auch als Empfangsantenne.

Durch Auswertung der S21 -Messung kann die 1-wege Signallaufzeit tges der elektromagnetischen Welle von der linken Antenne 120 durch den Erdwall 10 hin zur rechten Antenne 122 ermittelt werden (Luft - Erdwall - Luft). In Kombination aller drei Messungen kann bei bekanntem Antennenabstand Dges die Permittivität ξ des Erdwall-Materials folgendermaßen bestimmt werden:

ξ = ( [c₀ ^* tges - Dli - Dre] / [Dges - Dli - Dre] f

mit

c₀ : Vakuumlichtgeschwindigkeit

tges: 1-wege Gesamtlaufzeit der elektromagnetischen Welle

Dli: Abstand zwischen linker Antenne 120 und linker Seite des

Erdwalls 10

Dre: Abstand zwischen rechter Antenne 122 und rechter Seite des

Erdwalls 10

Dges: Abstand zwischen den Antennen 120, 122.

Fig. 4 zeigt symbolisch eine weiteren bevorzugte Ausführung, bei der die erste Radaranordnung (Fig. 1 , 2) mit der zweiten Radaranordnung (Fig. 3) kombiniert wird. Das heißt, an das Radargerät 24 ist sowohl das Antennenpaar 20, 22 als auch das Antennenpaar 120, 122 angeschlossen, wobei sich das erste Antennenpaar 20, 22 oberhalb des Erdwalls 10 befindet und das zweite Antennenpaar 120, 122 seitlich von dem Erdwall 10 angeordnet ist. Damit ist es möglich, dass bei einem einzigen Messdurchlauf für ausgewählte Positionen entlang des Erdwalls 10 zunächst dessen Permittivität ξ ermittelt wird und anschließend die Topographie der Wurzelballen 12, wobei die so ermittelte Permittivität unmittelbar zur Berechnung der Topographie herangezogen wird.

Eine Antennenanordnung mit mehreren um den Erdwall 10 herum angeordneten Antennen ist auch besonders dafür geeignet zur Erstellung von Tomographie- Aufnahmen.

Um die Signale der beiden Antennenpaare getrennt auswerten zu können, ist innerhalb des Radargeräts 24 zusätzlich ein elektrischer Antennenschalter vorgesehen (nicht dargestellt), durch dessen Ansteuerung die beiden

Antennenpaare separat betrieben werden können.

Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass das Radargerät 24 derart gestaltet ist, dass beide der Antennenpaare gleichzeitig betrieben werden können.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung wird die Topographie der

Spargelstangen 14 ermittelt, was insbesondere deren Position, Lage und/oder Orientierung innerhalb des Erdwalls 10 umfasst. Das kann zusätzlich oder stattdessen zur Ermittlung der Wurzelballentopographie erfolgen. Dabei ist es in beiden Fällen (Spargelstangen und Wurzelballen) auch möglich, dass die

Polarisationsabhängigkeit der Reflexion ausgewertet wird. Bevorzugterweise wird dafür die Antennenanordnung nach Fig. 4 verwendet. Aufgrund der ermittelten

Topographie der Spargelstangen 14 wird ein Steuersignal s' erzeugt. Dieses dient zur Ansteuerung von Stech- und Schneidmessern, wie sie beispielsweise in dem Modell SpargelPanther der Firma ai-solutions verwendet werden. Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele können in vielfältiger Weise abgewandelt werden, wie beispielsweise:

- Jede der Antennen 20, 22, 120, 122 kann sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von elektromagnetischen Wellen verwendet werden. Jede der Antennen 20, 22, 120, 122 kann dabei prinzipiell auch gleichzeitig für beides (Senden und Empfangen) eingesetzt werden.

Es ist der Einsatz von einer einzigen Antenne möglich, die sowohl zum Senden der elektromagnetischen Wellen als auch zum Empfangen der gestreuten Wellen dient.

Beim Einsatz einer Gruppenantenne / eines Antennenarrays mit mehr als einer Antenne kann etwa auch durch Strahlformung der von den Antennen (parallel und/oder sequenziell) ausgestrahlten Wellen gezielt die gestreute Welle eines bestimmten Bereiches aus dem Observationsvolumen (Erdwall 10 und Umgebung) durch geeignete Fokussierung ermittelt werden. Dadurch ist es weiter möglich, den Bereich, in dem Spargelpflanzen erwartet werden, voxelweise abzurastern, und anhand der Messdaten über das

Vorhandensein eines Spargels an der jeweiligen Stelle zu entscheiden, um seine Position, seine Lage und sein Verlauf im Spargelwall zu ermitteln. Die erwähnte Fokussierung kann dabei erfolgen

o mittels analoger und/oder digitaler Phasenschieber im Sende- und/oder Empfangszweig und/oder

o mittels mechanischer Mittel, elektrischer Mittel und/oder digital mittels geeigneter (dielektrischer) Linsen und/oder

o durch digitale Signalverarbeitung auf Basis der über die einzelnen Sende-Antennen gesendeten Signale und die über die einzelnen Empfangs-Antennen empfangenen (und ggf. in ein

Zwischenfrequenz- oder Basisband herab gemischte und/oder mittels eines A/D-Wandlers abgetasteten) Signale.

Beim Einsatz einer Gruppenantenne bzw. eines Antennenarrays ergibt sich neben der Möglichkeit, das Observationsvolumen auf Vorhandensein, Position, Lage und Verlauf eines begehrten Streukörpers (hier: Spargel) hin zu prüfen, als weitere Möglichkeit, das Observationsvolumen durch eine Tomographie zu rekonstruieren oder mittels einer anderen Möglichkeit der Rekonstruktion eine Darstellung des Spargelwalls im Ortsraum zu gewinnen. Wobei hier als Rekonstruktion jede solche Darstellung verstanden werden kann, die etwa einem menschlichen Betrachter die Darstellung eines im Spargelwall 10 vorhandenen Spargels in geeigneter Art und Weise vermittelt, beispielsweise auf einem Kontrollmonitor, auf dem das

"Innenleben" des Spargelwalls dargestellt wird. Dabei sollen wenigstens auf einer, vorzugsweise aber auch auf zwei oder gar drei Seiten des

Spargelwalls 10 jeweils wenigstens eine Antenne zum Senden und

Empfangen angebracht sein.

Die Antennen können bei allen Ausführungsbeispielen so angeordnet bzw. eingesetzt sein, dass Messungen in Reflexion und/oder in Transmission durchgeführt werden. Allgemein gesprochen kann aber jede der

eingesetzten Antennen die durch eine anderen Antenne, oder sie selbst, ausgestrahlte und von einem Streukörper (etwa Spargel, Wurzelwerk, Wall- Material, aber auch Störobjekte wie beispielsweise Steine) gestreute elektromagnetische Welle empfangen.

Die Wahl der Polarisation kann für jede Antenne im Voraus fest oder auch während des Betriebes veränderlich (diskret und/oder kontinuierlich) einstellbar erfolgen. Dabei kann die jeweilige Polarisation der von jeder eingesetzten Antenne abgestrahlten und empfangenen elektromagnetischen Wellen beispielsweise durch die Wahl und/oder Ausrichtung der Antennen bestimmt werden. Es ist auch denkbar, die Polarisation durch geeignete elektrische (Be-) Schaltung der Antenne einstellen zu können. Ein

Ausführungsbeispiel hierfür ist z.B. ein quadratisches Patch-Element, das zwei orthogonale, voneinander entkoppelte Eigenschwingungen aufweist, die mit entsprechend orientierten Polarisationen abstrahlen. Beide

Eigenschwingungen können durch jeweils separate Speisestrukturen (z.B. Koaxialspeisung) näherungsweise unabhängig voneinander angeregt werden. Im Empfangsbetrieb verhält sich die Antenne entsprechend reziprok.

Die Variation der Polarisation ist grundsätzlich auch durch eine mechanisch verstell- und/oder drehbare Antennenhalterung vorstellbar. Dabei müssen Empfangs- und Sendeantenne nicht die gleiche Polarisation aufweisen, sie können es aber.

Es kann eine Sendeeinheit 26 vorgesehen werden, welche das Sendesignal erzeugt (und ggf. über einen D/A-Wandler als Analog-Signal zur Verfügung stellt, das ggf. über eine Mischerstufe mit einem Lokaloszillator in den gewünschten Frequenzbereich umgesetzt wird) und damit die jeweilige Sendeantenne speist, wobei im Zuge der Signal-Auswertung, unabhängig vom tatsächlich gewählten Verfahren, von der gesendeten

elektromagnetischen Welle die Kenndaten zu ihrer Frequenz f_s, Phase 0_s, Polarisation p_s, Amplitude a_s und Antennen-Hauptstrahl-Richtung, ihrerseits definiert durch einen Horizontalwinkel x_s und einen Vertikalwinkel y_s, sowie Antennengewinn g_s und physikalischer Position der

Sendeantenne (u_s,v_s,w_s) und physikalischer Orientierung der

Sendeantenne (beschrieben durch einen Vektor r_s, \vec{r_s}) im Raum, verwendet werden können. Dabei können alle Parameter ihrerseits von der Zeit t und wiederum allen anderen Parametern abhängen. Die Sendeeinheit 26 kann dabei sowohl im Zeit- wie auch im Frequenzbereich arbeiten.

Es kann eine Empfangseinheit 28 vorgesehen werden, die auch mit der Sendeeinheit 26 zusammenfallen kann, welche die an jeder

Empfangsantenne empfangene elektromagnetische Welle (welche ggf. über eine Mischerstufe mit einem Lokaloszillator in einen anderen

Frequenzbereich, z.B. Basisband, umgesetzt wird und ggf. über einen AD- Wandler als abgetastetes Digitalsignal vorliegt) auswertet und im Zuge der Signal-Auswertung, unabhängig vom tatsächlich gewählten Verfahren, von der empfangenen elektromagnetischen Welle die Kenndaten zu ihrer Frequenz f_e, Phase <J>_e, Polarisation p_e, Amplitude a_e und Antennen- Hauptstrahl-Richtung, ihrerseits definiert durch einen Horizontalwinkel x_e und einen Vertikalwinkel y_e, sowie Antennengewinn g_e und physikalischer Position der Empfangsantenne (u_e,v_e,w_e) und physikalischer

Orientierung der Empfangsantenne (beschrieben durch einen Vektor r_e, \vec{r_e}) im Raum, verwendet werden können. Dabei können alle

Parameter ihrerseits von der Zeit t und wiederum allen anderen Parametern abhängen. Die Empfangseinheit 28 kann dabei sowohl im Zeit- wie auch im Frequenzbereich arbeiten.

Es kann eine Prozessoreinheit bzw. Recheneinheit 30 vorgesehen werden, in welcher die Weiterverarbeitung aller Sende- und Empfangssignale erfolgt. Hierbei können alle bekannten, nämlich entweder aufgrund Vorgabe und/oder durch Messung, Informationen f_s, f_e, 0_s, Φ_β, p_s, p_e a_s, a_e, x_s, x_e, y_s, y_e und t von sowohl Sende- (Index "s") als auch Empfangssignalen (Index "e") und Polarisation p_s, p_e, Gewinn g_s, g_e, Position (u_s,v_s,w_s), (u_e,v_e,w_e) und physikalischer Orientierung der Antennen (beschrieben durch einen Vektor r_s, r_e, \vec{r_s}), \vec{r_e}) im Raum von sowohl Sende- (Index "s") wie auch Empfangsantennen (Index "e") dazu herangezogen werden können, die Radardaten von den ungewünschten Störeinflüssen ("Noise", "Clutter") zu befreien und die gewünschten Information aus den Radardaten zu extrahieren, und/oder um die Radardaten geeignet weiterverarbeiten zu können.

Die durch eine geeignete Auswertung und Signalverarbeitung der Daten der Radaraufnahmen gewonnenen Informationen können beispielsweise, aber nicht abschließend, sein: Position, Lage, Orientierung und Größe der Spargelstangen 14, ein- oder mehrdimensional rekonstruierte Bilder der Spargelstangen 14 und ihrer Umgebung (Wurzelwerk, Spargelwall, etc.), Rekonstruiertes Bild, das einen Schnitt durch den Erdwall 10 darstellt, Wassergehalt der Spargelstangen 14, und Spargel-Wall-Parameter wie Wasser- und Feuchtegehalt des Erdwalls 10, Dichte der Spargelstangen 14 zueinander im Erdwall 10, usw.

Messungen mit verschiedenen Polarisationen können dabei, ggf. auch unterstützend zu einem der vorstehend erläuterten Verfahren, dazu eingesetzt werden, die Orientierung des Spargels zu ermitteln. Denn beispielsweise wird die Reflexion / Frequenzantwort des Spargels bei einer gewählten Polarisation von seinem tatsächlichen Verlauf abhängen.

Wie für Radar typisch lässt sich auch problemlos eine Abstandsmessung durchführen, welche, ggf. auch unterstützend zu einem der vorstehend erläuterten Verfahren, dazu eingesetzt werden kann, den Abstand der Spargelpflanze von einer jeden einzelnen Antenne zu ermitteln und damit seine Positionsbestimmung durchzuführen.

Bei allem Vorgenannten kann das konkret zugrundeliegende Radarsystem entweder im Zeit- und/oder im Frequenzbereich arbeiten. Vertreter für ein System im Zeitbereich wären beispielsweise das Puls-, oder auch das PN- Radar ("Pseudo Noise Radar"). Im Frequenzbereich wäre der Einsatz von Stepped-Frequency-, oder FMCW-Radare prominente Vertreter.

Bei Radarsystemen, die im Frequenzbereich arbeiten, kann direkt durch Wahl der Frequenzen, bei denen Daten aufgezeichnet werden, der

Frequenzbereich sowie die Bandbreite der Messung festgelegt werden. Bei Radarsystemen, die im Zeitbereich arbeiten, kann dies prinzipiell nach einer Messung dadurch erfolgen, dass nach einer geeigneten Transformation der Zeitbereichsdaten in den Frequenzbereich dort eine Frequenzselektion stattfindet, ggf. gefolgt von einer geeigneten Rücktransformation in den Zeitbereich.

Die Auswertung der Daten im Frequenzbereich kann dabei, ggf. auch unterstützend zu einem der vorstehend erläuterten Verfahren, dazu eingesetzt werden, frequenzspezifische Antwort-Eigenschaften des Spargels auf elektromagnetische Wellen für seine Detektion und Lagebestimmung auszunutzen. Gleiches gilt für denkbare Verfahren zur Messung der genannten Erdwall-Parameter.

Grundsätzlich kann die Weiterverarbeitung der Radar-Rohdaten im

Frequenz- und/oder im Zeitbereich erfolgen. Wobei eine Transformation der Daten zwischen beiden Räumen etwa mittels der Fourier Transformation möglich ist. Im jeweils geeigneten mathematische Raum können sodann Rekonstruktions-/Migrations-Algorithmen wie etwa Delay-and-Sum, FK- Algorithmus (Frequenz-Wellenzahl-Algorithmus), oder andere Methoden, etwa solche, die der Rekonstruktion ein physikalisches Modell der

Wellenausbreitung zugrunde legen, angewendet werden, um aus den Radardaten ein ein- oder mehrdimensionales (Teil-) Bild des, bzw. einen Schnitt durch das Observationsvolumen zu erhalten. Auch eine Mikrowellen- Tomographie des gesamten Volumens, oder eines Teils davon, ist denkbar. Ebenfalls denkbar ist die Anwendung hochauflösender Verfahren auf die Radardaten, wobei als Vertreter der MUSIC-, ESPRIT- und Maximum- Likelihood-Algorithmus, sowie Verfahren aus dem Kontext des space-time adaptive processing zu nennen sind. Mittels statistischer Verfahren können die Radardaten auf bestimmte Merkmale hin untersucht werden und die Ergebnisse entweder eigenständig, oder aber unterstützend zu einem der vorstehenden Verfahren eingesetzt werden.

Die Weiterverarbeitung der Radardaten lässt sich jedoch nicht nur per Software durchführen. Es ist auch denkbar, die beschriebenen

Signalverarbeitungsprozesse der Radardaten entweder ganz, oder aber wenigstens zum Teil, in Hardware (beispielsweise in einem FPGA oder dezidierten Signalprozessor) zu realisieren, was etwa eine beschleunigte Berechnung ermöglicht.

Anstatt das Radarsystem während des Erntebetriebs ständig mit der (nicht dargestellten) Spargelerntemaschine zu verbinden ist es auch möglich, dass das Radarsystem durch eigene Transportmittel im Bereich der Erdwälle 10 bewegt oder nur zeitweise mit der Erntemaschine verbunden ist. In einem solchen Fall wird die Topographie des Spargels (Stangen und/oder Wurzeln) zunächst ermittelt und die zugehörigen Werte des Steuersignals s werden in einem Speichermedium abgespeichert, das beispielsweise als Halbleiter- Bauelement, als magnetischer und/oder als opto-magnetischer Speicher gestaltet sein kann. Diese abgespeicherten Werte können danach zur Steuerung bzw. Regelung verwendet werden, wie für Vorrichtungen einer Erntemaschine, für Vorrichtungen einer Düngemaschine und/oder zur Anzeige der Topographien auf einer Anzeigeeinheit für einen Nutzer.

Referenzzeichenliste

10 Erdwall

12 Wurzelballen

14 Spargelstangen

16 Oberfläche des Erdwalls

18 Oberer Punkt des Wurzelballens

20 Sendeantenne

22 Empfangsantenne

24 Radargerät

26 Sendeeinheit

28 Empfangseinheit

30 Recheneinheit

120 linke Antenne

122 rechte Antenne

DE vertikaler Abstand zwischen Antennen und Erdwall

DW vertikaler Abstand zwischen Antennen und Wurzelballen Dges horizontaler Abstand zwischen den Antennen (Fig. 3) dli horizontaler Abstand zwischen linker Antenne und Erdwall dre horizontaler Abstand zwischen rechter Antenne und Erdwall

P Pfeil

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung der Topographie und/oder Tomographie einer Pflanze (12, 14) oder deren Teilen, die sich innerhalb eines Erdwalls (10) befinden, wobei elektromagnetische Strahlung in Richtung der Pflanze (12,

14) gesendet und elektromagnetische Strahlung aus Richtung der Pflanze (12, 14) empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangene elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit von der gesendeten elektromagnetischen Strahlung ausgewertet und daraufhin ein Steuersignal (s) erzeugt wird, dessen Wert ein Maß ist für die Topographie der Pflanze

(12, 14) bzw. deren Teilen.

Verfahren zur Bestimmung von Parametern, wie insbesondere dem

Feuchtegrad, der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Permittivität (ξ), eines Erdwalls (10), der geeignet ist, dass darin Pflanzen bzw. Pflanzenteile wachsen können, dadurch gekennzeichnet, dass elektromagnetische Strahlung in Richtung des Erdwalls (10) gesendet und elektromagnetische Strahlung aus Richtung des Erdwalls (10) empfangen wird, wobei die empfangene elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit von der gesendeten elektromagnetischen Strahlung ausgewertet und daraufhin ein Steuersignal (s) erzeugt wird, dessen Wert ein Maß ist für den zu bestimmenden Parameter.

Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangene elektromagnetische Strahlung entsteht durch

Reflexion und Streuung der gesendeten elektromagnetischen Strahlung an dem Erdwall (10) und/oder der Pflanze (12, 14) und/oder sonstigen

Gegenständen, die sich in dem untersuchten Bereich befinden.

Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesendete elektromagnetische Strahlung entsprechend eines Radarverfahrens moduliert und die empfangene elektromagnetische Strahlung entsprechend ausgewertet wird.

5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesendete elektromagnetische Strahlung im Frequenzbereich von 100 Mhz bis 4 Ghz, bevorzugt innerhalb von 300 MHz bis 2 GHz liegt.

6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der empfangenen elektromagnetischen Strahlung mittels Fensterung und/oder Zero-Padding verarbeitet und/oder einer geeigneten Transformation unterzogen werden.

7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der empfangenen elektromagnetischen Strahlung um statische Werte aus einer vorangegangenen Hintergrundaufnahme korrigiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsabhängigkeit der gestreuten elektromagnetischen Strahlung ausgewertet wird. 9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- zum Senden und Empfangen der Strahlung mindestens eine Antenne (20, 22) vorgesehen ist,

- die mindestens eine Antenne (20, 22) entlang des Erdwalls (10) bewegt wird und an vorgegebenen Messpunkten der Abstand (DW) zwischen der mindestens einen Antenne (20, 22) und einem Wurzelballen (12) ermittelt wird,

- wobei sich die Topographie im Wesentlichen ergibt aus den Positionen der Messpunkte und aus den zugehörigen Abständen (DW).

10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangene elektromagnetische Strahlung entsteht durch

Transmission der gesendeten elektromagnetischen Strahlung durch den Erdwall (10) hindurch.

11. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (s) zur Ansteuerung einer Erntevorrichtung und/oder zur Ansteuerung einer Dünge- bzw. Bewässerungsvorrichtung verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (s) zur Ansteuerung einer Anzeigeeinheit verwendet wird, wodurch einem Nutzer die Topographie, Tomographie und/oder der Fortschritt des Wachstumsprozesses der untersuchten Pflanzen dargestellt werden kann.

13. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (s) zur Ansteuerung einer Signalvorrichtung verwendet wird, wodurch einem Nutzer optisch und/oder akustisch signalisiert werden kann, wenn die untersuchte Pflanze bzw. der untersuchte Bereich des Erdwalls (10) bewässert oder gedüngt werden muss.

14. Radarvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorigen Verfahrensansprüche mit einer Antenne (20) zum Senden von

elektromagnetischer Strahlung und einer Antenne (22) zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung sowie einem Radargerät (24) zur Erzeugung, zum Empfang und zur Auswertung der elektromagnetischen Strahlungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarvorrichtung Verbindungsmittel aufweist, durch die sie mit einer Transportvorrichtung verbunden werden kann, die wiederum geeignet ist, die Radarvorrichtung entlang eines

Erdwalls (10) zu bewegen.

15. Radarvorrichtung nach dem ersten Vorrichtungsanspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass zumindest eine der Antennen (20, 22) als Loaded Bowtie Antennen ausgebildet sind.

16. Vorrichtung zur Ernte einer Pflanze (12, 14) bzw. deren Teilen (14), die sich innerhalb eines Erdwalls (10) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass Erntemittel vorhanden sind, deren Position und/oder Betriebszustand in Abhängigkeit von dem Wert des nach einem der vorigen

Verfahrensansprüche ermittelten Steuersignals (s) gesteuert und/oder geregelt werden können.

17. Vorrichtung zur Düngung und/oder Bewässerung einer Pflanze (12, 14) bzw. deren Teilen, die sich innerhalb eines Erdwalls (10) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass Dünge- bzw. Erntemittel vorhanden sind, die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass sie in Abhängigkeit von dem Wert des nach einem der vorigen Verfahrensansprüche ermittelten Steuersignals

(s) der Pflanze (12, 14) bzw. dem Erdwall (10) Düngemittel bzw. Wasser zuführen können.