Wind-LIDAR-Systems - Softwareentwicklungsarbeiten für die DSP-basierte Datenauswertung eines auf das SI-Einheitensystem zurückgeführten Wind-LIDAR-Systems
Zeitraum
2018-09-01 – 2021-02-28
Bewilligte Summe
147.974,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
0325416B
Leistungsplansystematik
Windenergie - Windphysik, Meteorologie [EB1240]
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)
Förderprogramm
Energie
Die PTB entwickelt ein neuartiges, in der Windenergiebranche dringend benötigtes auf die SI-Einheiten rückgeführtes und damit kalibriertes Wind-LIDAR-System. Für diese Entwicklungsarbeiten hat es in der Vergangenheit bereits eine Zuweisung (FV0325416) und ein bewilligtes, aber zurückgezogenes Anschlussvorhaben gegeben. Das LIDAR-System zeichnet sich durch eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung aus und es misst direkt den vollständigen Geschwindigkeitsvektor einzelner Partikel in Höhen bis 250 m. Die Digitalisierung und Auswertung der empfangenen Streulichtsignale erfolgt bisher mithilfe eines PCs mit eingebauten Messkarten. Eine Auswertung der von größeren Partikeln stammenden Streulichtsignale ist damit möglich, jedoch aufgrund der geringen Signalrate keine automatische Strahlnachführung und kein automatischer Wechsel der Messhöhen. Im Zuge der Optimierung des Gesamtsystems, insbesondere am optischen Aufbau wurde deutlich, dass mit gesteigertem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) nicht wie zunächst erwartet die Anzahl kräftiger Signale zunimmt, sondern vielmehr eine Vielzahl kleiner, weit gestreuter Streulichtsignale hinzukommt. Mit einer Testsoftware ließ sich im Offlinebetrieb nachweisen, dass sich auch die Vielzahl der Signale mit einem schwachen SNR zur validen Bestimmung der Geschwindigkeitsvektoren nutzen lassen und damit deutlich höhere Messraten erreicht werden. So wurde das Konzept der Messwerteerfassung und -auswertung weiterentwickelt. Es umfasst nicht nur eine Ansteuerung der Analog-Digital-Wandler und eine umfangreiche Datenvorverarbeitung entsprechend dem bisherigen Konzept mithilfe eines FPGAs (Gegenstand des FV0325416), sondern auch eine anschließende Weiterverarbeitung gemäß den neu erarbeiteten Auswerte-Algorithmen mithilfe digitaler Signalprozessoren (DSP). Die Umsetzung dieses Konzeptes kann nicht mit den in der PTB vorhandenen Ressourcen umgesetzt werden und ist Gegenstand des geplanten Forschungsvorhabens.
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