WO2019238379A1

WO2019238379A1 - Vorrichtung und verfahren zur erkennung einer drift und/oder einer lageänderung von radarsystemen

Info

Publication number: WO2019238379A1
Application number: PCT/EP2019/063346
Authority: WO
Inventors: Robert Baumgartner; Martin Honsberg; Gerhard Mitic
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2019-12-19
Also published as: DE102018209233A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen vorgeschlagen, die umfasst: - ein an einem hinsichtlich eines zu beobachtenden Objektes (2) bekannten Ort angeordnetes Radargerät (1), welches zur Aussendung elektromagnetischer Wellen eingerichtet ist, - wenigstens einen mit dem Radargerät (1) signaltechnisch verbundenen und an dem zu beobachtenden Objekt (2) angeordneten Reflektor (3), welcher zur Reflexion der empfangenen elektromagnetischen Wellen zu dem Radargerät (1) eingerichtet ist, wobei das Radargerät (1) ferner dazu eingerichtet ist, anhand der vom Reflektor (3) zu dem Radargerät (1) reflektierten elektromagnetischen Wellen eine Drift und/oder eine Lageänderung des Radargerätes (1) zu detektieren. Drifts und/oder Lageänderungen eines Radarsystems können erkannt und zur Erzielung unverfälschter Messungen berücksichtigt werden. Ferner werden eine Windenergieanlage, ein Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen vorgeschlagen.

Description

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Er kennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsys temen sowie ein Verfahren zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, mit Hilfe eines Ra darsystems bzw. Radars ein Bild eines Objekts im Mikrowellen oder Millimeterwellenbereich zu erzeugen. Insbesondere um Än derungen des Objekts mit dem Radar erfassen zu können, ist es notwendig, zunächst eine Referenzmessung vom Objekt durchzu führen. Viele Monate und/oder Jahre nachdem eine solche Refe renzmessung erfolgt ist, wird erneut eine Messung des Objekts durchgeführt. Durch Subtraktion der so gemessenen Daten von den Daten der Referenzmessung können Änderungen am gemessenen Objekt erkannt werden. Dies ist der Fall, da Änderungen des Objekts die Reflexionseigenschaften des Objekts beeinflussen und so unterschiedliche Messergebnisse erzeugt werden.

Problematisch ist es, falls sich die Reflexionseigenschaften des Objekts nur sehr wenig ändern. Dies erfordert ein lang zeitstabiles Radar, da anderenfalls das Radargerät selbst die Messung verfälschen würde. Oft sind die durch eine Drift des Radargeräts verursachten Änderungen stärker als die Änderun gen am beobachteten Objekt selbst. Die Stabilitätsanforderun gen an das Radargerät sind demnach von großer Bedeutung, wenn das selbe Objekt über einen sehr langen Zeitraum, insbesonde re mehrere Jahre, mit dem Radargerät beobachtet werden soll.

Besonders im Fall von Windenergieanlagen, welche oft auf See platziert und nur schwer zugänglich sind, gibt es derzeit keine geeignete Möglichkeit, die in den Windenergieanlagen eingesetzten Leistungsmodule - wie beispielsweise IGBT-Module (insulated-gate bipolar transistor) - der leistungselektroni- sehen Umrichter auf wirtschaftliche Art und Weise im Hinblick auf Änderungen zu überwachen.

Diese Leistungsmodule unterliegen einer Alterung durch den normalen Betrieb innerhalb ihrer spezifizierten Betriebsgren zen, welche hauptsächlich durch eine hohe Zahl von Lastzyklen der Betriebserwärmung und -abkühlung hervorgerufen wird. Fer ner führ die Alterung zur allmählichen Zerstörung von (küh lenden) Chiplotschichten unter den Halbleiterchips und zur Ermüdung von Bonddrähten und Chipmetallisierungen, welche den Strom in die schaltenden und gleichrichtenden Chips leiten. Typische Fehlermechanismen sind der Bond Lift-Off, der Heel- Crack und die Lotermüdung von Chip- und Systemlot. Derzeit wird eine vorangeschrittene Alterung erst dann erkannt, wenn bereits ein Fehlermechanismus aufgetreten ist.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine langfristige Alterungsbestimmung der Leistungsmodule von Umrichtern zu ermöglichen, welche eine ausreichend genaue Prognose für die noch verbleibende Be triebslebensdauer zulässt.

Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst ein an einem hinsicht lich eines zu beobachtenden Objektes bekannten Ort angeordne tes Radargerät, welches zur Aussendung elektromagnetischer Wellen eingerichtet ist, und wenigstens einen mit dem Radar gerät signaltechnisch verbundenen und an dem zu beobachtenden Objekt angeordneten Reflektor, welcher zur Reflexion der emp fangenen elektromagnetischen Wellen zu dem Radargerät einge richtet ist. Ferner ist das Radargerät dazu eingerichtet, an hand der vom Reflektor zu dem Radargerät reflektierten elekt romagnetischen Wellen eine Drift und/oder eine Lageänderung des Radargerätes zu detektieren.

Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung kann eine zuverlässige Zustandsüberwachung im Hinblick auf die Restlebensdauer von Leistungsmodulen, wie beispielsweise DC-DC-Modulen, in einem Umrichter erfolgen. Mit einem Radar im Mikrowellen- oder Mil limeterwellenbereich kann die thermomechanische Ermüdung, insbesondere durch Beobachtung der sich geometrisch verän dernden Oberfläche eines Objekts, in einem Betriebszeitraum von bis zu 30 Jahren kontinuierlich untersucht werden. Dass der Reflektor an dem zu beobachtenden Objekt (vorliegend an dem Leistungsmodul) angeordnet ist, schließt auch mit ein, dass der Reflektor an einem Ort des zu beobachtenden Objektes oder in dessen Nähe angeordnet ist.

Der Reflektor fungiert somit als fester Bezugspunkt - ähnlich dem Funktionsprinzip eines Leuchtturms mit unveränderlichen Eigenschaften - für das Radargerät, an welchem sich dieses orientieren kann. Sofern vom dem Reflektor reflektierte Sig nale nicht entsprechend einer erwarteten Ausprägung vom Ra dargerät empfangen werden, ist dies ein eindeutiger Hinweis darauf, dass eine Drift und/oder eine Lageänderung des Radar geräts gegeben ist.

Demnach lässt sich nicht nur eine Radardrift korrigieren, sondern auch der Abstand und die Lage eines beobachteten Ob jekts bezüglich des Radargeräts. Diese Veränderungen können beispielsweise schon deshalb entstehen, weil sich das Gehäuse des Radargeräts oder die Gehäuseaufhängung desselben mit der Umgebungstemperatur ausdehnen oder zusammenziehen.

Die Amplituden- und Phasenabweichungen aller Kanäle eines Mehrkanalradars können getrennt voneinander mit einem

Backscatter als Reflektor über die Zeit gemessen werden und die Kanäle dann einzeln korrigiert werden. Dies führt zu ei ner erheblichen Genauigkeitssteigerung.

Im Vergleich zu einem Ansatz, bei welchem von einem Radarge rät intern erzeugte Kalibriersignale zur Kalibrierung dessel ben mit eingekoppelt werden und sich dadurch die Komplexität des Radar-Frontends erheblich erhöht, kann vorliegend ein einfach aufgebauter Reflektor, beispielsweise in Form eines Backscatters, verwendet werden. Mit diesem lassen sich zudem auch kleinste Änderungen des Abstands, sogar im ym-Bereich, zwischen Radargerät und zu beobachtendem Objekt erkennen und anschließend korrigieren.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein modulierender Reflektor als Reflektor vorgesehen, wobei das Radargerät zur Ansteue rung des modulierenden Reflektors eingerichtet ist. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise erreicht werden kann, dass eine vom Arbeitstakt, beispielsweise 40 MHz, des Radargeräts abweichende Frequenz, beispielsweise 740 kHz, zur Modulation eines vom Reflektor zurückzusendenden Signals verwendbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der als Reflektor vorgesehene modulierende Reflektor zur Modulation eines Sig nals mittels Phasenmodulation oder Amplitudenmodulation ein gerichtet. Vorteilhaft bei Verwendung der Amplitudenmodulati on ist eine geringe HF-Brandbreite, wobei die Phasenmodulati on ein stärkeres vom Reflektor bzw. Backscatter reflektiertes Signal ermöglicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen zwischen dem Radargerät und dem wenigstens einen Re flektor angeordneten Frequenzteiler, welcher zur Bereitstel lung jeweils eines Modulationstaktes für den wenigstens einen Reflektor eingerichtet ist. Dabei ist für jeden modulierenden Reflektor eine eigene Modulationsfrequenz erforderlich, d.h. die Modulationsfrequenzen der Reflektoren sind unterschied lich. Mittels des Frequenzteilers ist eine einfache und schnelle Berechnung einer Modulationsfrequenz auf Basis eines seitens des Radargeräts bereitgestellten Arbeitstaktes durch führbar .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind an dem zu beobach tenden Objekt wenigstens drei Reflektoren angeordnet. Dadurch wird die Vorrichtung in die Lage versetzt, nicht nur die Drift und/oder die Lageänderung des Radargerätes zu erkennen, sondern auch eine Verkippung desselben zu detektieren, da Än- derungen in sämtlichen Dimensionen detektierbar sind. Ganz besonders bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass an dem zu be obachtenden Objekt wenigstens sechs Reflektoren angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, auch eine Bestimmung der transversalen Lage eines Objektes durchzuführen und somit Drehungen zu erkennen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist als Reflektor ein passiver Backscatter vorgesehen, umfassend eine Diode und ei ne Antenne. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache und kos tengünstige Realisierung für einen Reflektor erzielt werden kann .

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist als Reflektor ein aktiver Backscatter vorgesehen, umfassend eine Empfangs antenne, eine Sendeantenne und einen Verstärker. Durch Ver wendung eines aktiven Backscatters als Reflektor kann die Entfernung zwischen Radargerät und Reflektor deutlich erhöht werden .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Radargerät und der wenigstens eine Reflektor über eine Verbindung mittels Kabel miteinander verbunden. Eine Kabelverbindung hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Signalübertragung bzw. An steuerung des Reflektors auf einfache Art und Weise erfolgen kann und keine möglichen Interferenzen durch drahtlose Signa le verursacht werden. Alternativ dazu kann jedoch auch vorge sehen sein, dass zwischen dem Radargerät und dem Reflektor Signale drahtlos übertragen werden, insbesondere wenn eine Kabelverbindung nicht realisierbar ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Windenergieanlage, um fassend eine Vorrichtung zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen, vorgeschlagen. Die An ordnung einer oben erläuterten Vorrichtung in einer Windener gieanlage ist vorteilhaft, da auf diese Weise eine wirt schaftliche Überwachung der in der Windenergieanlage genutz ten Leistungsmodule, welche einer Alterung durch den normalen Betrieb unterliegen, erfolgen kann. Da Windenergieanlagen in der Regel bereits mit einer Funkschnittstelle bzw. mit einem Kommunikationsmodul ausgestattet sind, können mittels An schluss der erläuterten Vorrichtung an eine solche Funk schnittstelle Informationen bezüglich gealterter Leistungsmo- dule oder dergleichen zuverlässig an ein Kontrollcenter über mittelt werden, ohne dass eine Verfälschung übermittelter In formationen durch eine Drift und/oder eine Lageänderung des Radargeräts gegeben ist.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst:

Aussenden elektromagnetischer Wellen von einem Radarge rät, welches an einem hinsichtlich eines zu beobachtenden Ob jektes bekannten Ort angeordnet ist,

Empfangen der vom Radargerät ausgesendeten elektromagne tischen Wellen von wenigstens einem Reflektor, welcher sig naltechnisch mit dem Radargerät verbunden ist und an dem zu beobachtenden Objekt angeordnet ist,

Reflektieren der empfangenen elektromagnetischen Wellen zu dem Radargerät durch den wenigstens einen Reflektor (3) ,

Empfangen der reflektierten elektromagnetischen Wellen von dem Radargerät, und

Detektieren einer Drift und/oder einer Lageänderung des Radargerätes anhand der reflektierten elektromagnetischen Wellen durch das Radargerät.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Detektieren durch Auswertung von Spektrallinien eines gemessenen Fre quenzspektrums der vom Radargerät empfangenen reflektierten elektromagnetischen Wellen. Die Phaseninformation befindet sich dabei in den beiden Spektrallinien, die vom Backscatter erzeugt werden. Durch eine detektierte Amplituden- und Pha senänderung des Spektrums wird eine Drift des Radargeräts festgestellt. Eine Lageänderung wird sich hingegen in einer Phasenänderung zeigen. Diese wird aber nur eindeutig sein, wenn die Lageänderung kleiner als die halbe Wellenlänge ist. Wird hingegen detektiert, dass eine Frequenzänderung der emp fangenen reflektierten elektromagnetischen Wellen vorliegt, so kann dadurch eine Lageänderung des Radargeräts festge stellt werden. Eine solche Frequenzänderung tritt insbesonde re bei sehr großen Lageänderungen messbar auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform moduliert der Reflektor die empfangenen elektromagnetischen Wellen vor dem Reflektie ren zu dem Radargerät. Dadurch kann in Abhängigkeit von einer seitens des Radargeräts gegebenen Arbeitstaktfrequenz eine Modulationsfrequenz für den Reflektor abgeleitet werden, mit tels welcher das vom Reflektor zurückzusendenden Signals mo duliert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform überträgt das Radargerät den Takt, mit welchem der Reflektor die elektromagnetischen Wellen moduliert, über eine Verbindung mittels Kabel an den Reflektor. Dies ist aufgrund der einfachen und störungsfreien Art der Signalübertragung von Vorteil. Eine alternativ dazu vorgesehene drahtlose Signalübertragung kann jedoch vorteil haft sein, falls eine Kabelverbindung aus Platzgründen am In stallationsort oder dergleichen nicht möglich ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Takt, mit wel chem der Reflektor die elektromagnetischen Wellen moduliert, von einem Systemtakt des Radargeräts abgeleitet, insbesondere mit Hilfe eines Frequenzteilers. Der Frequenzteiler stellt eine einfache Möglichkeit dar, auf schnelle Art und Weise ei ne Berechnung einer Modulationsfrequenz auf Basis eines sei tens des Radargeräts bereitgestellten Arbeitstaktes durchzu führen. Mittels eines einstellbaren Frequenzteilers ist es möglich, dass jeder Reflektor bzw. Backscatter mit einer an deren Modulationsfrequenz betrieben wird. Auf diese Weise können die einzelnen Reflektoren bzw. Backscatter voneinander unterschieden werden.

Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrich- tung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst .

Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm- Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B.

Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form ei ner herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertra gung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammpro dukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.

Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausfüh rungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Ver fahren entsprechend.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der je weiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Wei teren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher er läutert .

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vor richtung zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen;

Fig. 2 zeigt ein erwartetes Ergebnisspektrum eines durch einen Reflektor reflektierten und von einem Radar gerät empfangenen Signals; Fig. 3 zeigt ein tatsächlich gemessenes Ergebnisspektrum eines durch einen Reflektor reflektierten und von einem Radargerät empfangenen Signals; und

Fig. 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Aus führungsbeispiels eines Verfahrens zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radar systemen .

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen in einer sche matischen Darstellung, welche ein Radargerät 1 sowie einen Reflektor 3 umfasst. Das Radargerät 1 ist vorliegend als FMCW-Mehrkanalradar (frequency modulated continuous wave) ausgebildet und führt eine Langzeitbeobachtung eines Objekts 2 durch, wobei das Objekt 2 - stilisiert als Platine eines Leistungsmoduls dargestellt - im Abstand d vom Radargerät 1 entfernt angeordnet ist. Das Radargerät 1 befindet sich somit an einem bezüglich des Objekts 2 bekannten Ort.

Der Reflektor 3 gemäß Fig. 1 ist als modulierender Reflektor in Form eines aktiven oder passiven Backscatters ausgebildet und befindet sich in der Nähe des Objekts 2. Der Takt, mit welchem der Reflektor 3 moduliert wird, ist synchron zum Ram pentakt des FMCW-Radars und kann mit Hilfe eines Frequenztei lers 4 vom Systemtakt des Radargeräts 1 abgeleitet werden.

Liegt der Systemtakt bzw. Arbeitstakt des Radargeräts 1 bei spielsweise bei 40 MHz, so kann mittels des Frequenzteilers 4 der Takt zur Modulation des Reflektors 3 auf 740 KHz einge stellt werden. Das Signal zur Ansteuerung des vorliegend als Reflektor 3 fungierenden Backscatters wird über eine Verbin dung 5 vom Radargerät 1 zum Reflektor 3 übertragen, welche als Kabelverbindung ausgebildet ist. Alternativ ist eine Sig nalübertragung jedoch auch drahtlos möglich.

Das Radargerät 1 sendet in Richtung des Objekts 2 und des Re flektors 3 elektromagnetische Wellen aus, welche vom Objekt 2 reflektiert werden, wodurch eine Messung des Objekts 2 durch das Radargerät 1 erfolgt. Zudem werden die elektromagneti schen Wellen vom Reflektor 3 entsprechend der seitens des Frequenzteilers 4 definierten und mittels der Verbindung 5 an den Reflektor 3 übermittelten Modulationsfrequenz moduliert und anschließend ebenfalls zum Radargerät 1 zurückreflek tiert .

Anhand der vom Reflektor 3 zu dem Radargerät 1 reflektierten elektromagnetischen Wellen kann das Radargerät 1 eine Drift und/oder eine Lageänderung des Radargerätes detektieren. Es kann demnach erkannt werden, falls sich das Radargerät 1 hin sichtlich seiner relativen Position zu dem zu beobachtenden Objekt 2 verändert hat.

Die Fig. 2 zeigt ein erwartetes Ergebnisspektrum eines durch einen Reflektor 3 reflektierten und von einem Radargerät 1 empfangenen Signals am Ausgang eines FMCW-Radars . Bei der Frequenz f = 0Hz befindet sich das Signal, das durch internes Übersprechen entsteht.

Bei der Frequenz f = f_beat hingegen befindet sich das Signal, welches entsteht, wenn das Objekt 2 das vom Radargerät 1 aus gesendete Signal reflektiert. Dessen Frequenz beträgt f_beat ⁼ (2*d*B) / (t_r*c) , wobei d den Abstand zwischen Radargerät 1 und Objekt 2 darstellt, B die Bandbreite des Radargeräts 1 ist, t_r die Dauer einer Frequenzrampe des Radargeräts 1 ist und c die Konstante für die Lichtgeschwindigkeit wiederspie gelt.

Bei der Frequenz f = f_Bs befindet sich das Signal, welches entsteht, wenn ein Backscatter als Reflektor 3 das vom Radar gerät 1 ausgesendete Signal moduliert und zum Radargerät 1 zurückreflektiert. Das Signal, welches durch den Backscatter entstanden ist, besteht dabei aus mindestens zwei Spektralli nien, die jeweils mit gleichem Abstand der Modulationsfre quenz f_mod oberhalb und unterhalb der Frequenz f = f_Bs ange ordnet sind. Der Frequenzversatz ist demnach f_mod = f_beat.

Sofern sich weder die Drift des Radargeräts 1 noch dessen La ge ändern, sind die Amplituden als auch die Phasen dieser beiden Spektrallinien, welche im Abstand f_moci von f_Bs angeord net sind, über die Zeit konstant. Nur wenn sich die Lage des Radargeräts 1 gegenüber dem Objekt 2 ändert oder wenn sich die elektrischen Eigenschaften des Radargeräts 1 mit der Zeit aufgrund einer Drift ändern, werden sich Amplitude und Phase der beiden Spektrallinien ebenfalls verändern.

Aufgrund dieser Erkenntnis ist es möglich, alle Messungen vom Objekt 2 auch über sehr lange Zeiträume im Hinblick auf eine Drift und/oder eine Lageänderung, d.h. der Abstand d zwischen Radargerät 1 und Objekt 2 verändert sich, des Radargeräts 1 zu erkennen und entsprechend zu korrigieren. Dies ermöglicht langzeitstabile Messungen durch das Radargerät 1 und den Ver gleich mit einer zeitlich lang zurückliegenden Referenzmes sung, welche zuvor vom Radargerät 1 für das Objekt 2 durchge führt wurde .

Vorliegend befindet sich die Phaseninformation in den beiden Spektrallinien, die vom Backscatter als Reflektor 3 erzeugt werden und im Abstand f_moci um f_BS angeordnet sind. Durch eine detektierte Amplituden- und Phasenänderung der der seitens des Radargeräts 1 empfangenen und vom Reflektor 3 reflektier ten elektromagnetischen Wellen, welche als Spektrallinien dargestellt sind, wird eine Drift des Radargeräts 1 festge stellt .

Ändern sich hingegen die Phasen der seitens des Radargeräts 1 empfangenen und vom Reflektor 3 reflektierten elektromagneti schen Wellen, so kann dadurch eine Lageänderung des Radarge räts 1 erkannt werden. Die Fig. 3 zeigt ein tatsächlich in einem Versuchsaufbau ge messenes Ergebnisspektrum eines durch einen Reflektor 3 re flektierten und von einem Radargerät 1 empfangenen Signals. Das in Fig. 3 dargestellte gemessene Spektrum stammt dabei nur von einem einzigen Kanal.

Wie bereits anhand des zuvor erläuterten erwarteten Ergebnis spektrums aufgezeigt wurde, ist auch in Fig. 3 bei der Fre quenz f = f_Bs, welche in etwa bei 740 kHz liegt, das Signal erkennbar, welches durch Reflexion des modulierten Signals von einem Backscatter als Reflektor 3 zurück zum Radargerät 1 entsteht. Im jeweils gleichen Abstand f_moci sind 50 kHz ober halb und 50 kHz unterhalb der Frequenz f_Bs zwei Spektralli nien ausgeprägt, welche durch den Backscatter entstehen. Fer ner befindet sich bei 0 Hz das interne Übersprechen. Bei 50 kHz befindet sich hingegen diejenige Spektrallinie, welche durch das Messobjekt entsteht, wobei vorliegend eine Schal tung umfassend Bipolartransistoren mit isolierter Gate- Elektrode zum Einsatz kommt.

Falls sich diese Spektrallinien auf der Frequenzachse ver schieben, so kann dadurch eine Lageänderung des Radargeräts 1 erkannt werden. Wenn sich hingegen die elektrischen Eigen schaften des Radars mit der Zeit ändern (Drift) , werden sich Amplitude und Phase der beiden Spektrallinien auch ändern.

Durch Erkennung von einer Drift und/oder einer Lageänderung eines Radarsystems können selbige korrigiert werden, so dass durch ein Radargerät 1 verfälschte Messungen eines Objekts 2 vermieden werden und stattdessen zuverlässige Messungen eines Objekts 2 erreicht werden können.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausfüh rungsbeispiels eines Verfahrens zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lageänderung von Radarsystemen. Das Verfahren der Fig. 4 umfasst die folgenden Verfahrensschritte S1 bis S5 : In Schritt S1 werden elektromagnetische Wellen von einem Ra dargerät 1, welches an einem hinsichtlich eines zu beobach tenden Objektes 2 bekannten Ort angeordnet ist, ausgesendet.

In Schritt S2 werden die von dem Radargerät 1 ausgesendeten elektromagnetischen Wellen von wenigstens einem Reflektor 3, welcher signaltechnisch mit dem Radargerät 1 verbunden ist und an dem zu beobachtenden Objekt 2 angeordnet ist, empfan gen .

In Schritt S3 werden die empfangenen elektromagnetischen Wel len zu dem Radargerät 1 durch den wenigstens einen Reflektor 3 reflektiert.

In Schritt S4 werden die reflektierten elektromagnetischen Wellen von dem Radargerät 1 empfangen.

In Schritt S5 wird eine Drift und/oder eine Lageänderung des Radargerätes 1 anhand der reflektierten elektromagnetischen Wellen durch das Radargerät 1 detektiert.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Erkennung einer Drift und/oder einer La geänderung von Radarsystemen, umfassend

- ein an einem hinsichtlich eines zu beobachtenden Objektes (2) bekannten Ort angeordnetes Radargerät (1), welches zur Aussendung elektromagnetischer Wellen eingerichtet ist,

- wenigstens einen mit dem Radargerät (1) signaltechnisch verbundenen und an dem zu beobachtenden Objekt (2) angeordne ten Reflektor (3) , welcher zur Reflexion der empfangenen elektromagnetischen Wellen zu dem Radargerät (1) eingerichtet ist,

wobei das Radargerät (1) ferner dazu eingerichtet ist, anhand der vom Reflektor (3) zu dem Radargerät (1) reflektierten elektromagnetischen Wellen eine Drift und/oder eine Lageände rung des Radargerätes (1) zu detektieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen als Reflektor (3) vorgesehenen modulierenden Reflektor, wobei das Radargerät (1) zur Ansteuerung des modulierenden Reflek tors eingerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Reflektor (3) vorgesehene modulierende Reflektor zur Modulation eines Signals mittels Phasenmodulation oder Ampli tudenmodulation eingerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Radargerät (1) und dem wenigstens einen Reflektor (3) angeordneten Frequenzteiler (4), welcher zur Bereitstellung jeweils eines Modulationstaktes für den we nigstens einen Reflektor (3) eingerichtet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch ge kennzeichnet, dass an dem zu beobachtenden Objekt (2) wenigs tens drei Reflektoren (3) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeich net durch einen passiven Backscatter als Reflektor (3) , um fassend eine Diode und eine Antenne.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeich net durch einen aktiven Backscatter als Reflektor (3) , umfas send eine Empfangsantenne, eine Sendeantenne und einen Ver stärker .

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch ge kennzeichnet, dass das Radargerät (1) und der wenigstens eine Reflektor (3) über eine Verbindung (5) mittels Kabel mitei nander verbunden sind.

9. Windenergieanlage, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8.

10. Verfahren zur Erkennung einer Drift und/oder einer Lage änderung von Radarsystemen, umfassend die Verfahrensschritte:

- Aussenden (Sl) elektromagnetischer Wellen von einem Radar gerät (1), welches an einem hinsichtlich eines zu beobachten den Objektes (2) bekannten Ort angeordnet ist,

- Empfangen (S2) der vom Radargerät (1) ausgesendeten elekt romagnetischen Wellen von wenigstens einem Reflektor (3) , welcher signaltechnisch mit dem Radargerät (1) verbunden ist und an dem zu beobachtenden Objekt (2) angeordnet ist,

- Reflektieren (S3) der empfangenen elektromagnetischen Wel len zu dem Radargerät (1) durch den wenigstens einen Reflek tor (3) ,

- Empfangen (S4) der reflektierten elektromagnetischen Wellen von dem Radargerät (1), und

- Detektieren (S5) einer Drift und/oder einer Lageänderung des Radargerätes (1) anhand der reflektierten elektromagneti schen Wellen durch das Radargerät (1) .

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren durch Auswertung von Spektrallinien eines ge- messenen Frequenzspektrums der vom Radargerät (1) empfangenen reflektierten elektromagnetischen Wellen erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, dass der Reflektor (3) die empfangenen elektromagneti schen Wellen vor dem Reflektieren zu dem Radargerät (1) modu liert .

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Radargerät (1) den Takt, mit welchem der Reflektor (3) die elektromagnetischen Wellen moduliert, über eine Verbin dung (5) mittels Kabel an den Reflektor (3) überträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich net, dass der Takt, mit welchem der Reflektor (3) die elekt romagnetischen Wellen moduliert, von einem Systemtakt des Ra dargeräts (1) abgeleitet wird, insbesondere mit Hilfe eines Frequenzteilers (4) .

15. Computerprogrammprodukt, welches auf einer programmge steuerten Einrichtung die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 - 14 veranlasst.