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TRR 196:  Mobile Material-Charakterisierung und -Ortung durch Elektromagnetische Abtastung

Fachliche Zuordnung Informatik, System- und Elektrotechnik
Physik
Förderung Förderung seit 2017
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287022738
 
Vor mehr als 100 Jahren erfanden Wissenschaftler die Mobile Kamera, um an jedem Ort zu fotografieren. Vor mehr als 30 Jahren erfanden Ingenieurwissenschaftler das Mobilfunkgerät, um an jedem Ort zu telefonieren. Jetzt ist es an der Zeit einen Mobilen Materialdetektor zu erfinden, um MAteRIaliEn sowohl von beliebigen Oberflächen als auch im Inneren eines Objektes an jedem Ort zu bestimmen. All diese bahnbrechenden Erfindungen beruhen auf technologischen Fortschritten, die es ermöglichen von elektronischen Komponenten über integrierte Schaltungen hin zu einem vollständigen System zu gelangen. Im Vergleich zu heute verfügbaren voluminösen und statischen Materialdetektoren ermöglicht ein Mobiler Materialdetektor zahlreiche neue Anwendungen: zur autonomen Ortung von Brandherden oder von bewusstlosen Personen in verrauchten, brennenden Gebäuden, zur zuverlässigen Detektion von Kabeln und Gegenständen innerhalb von Wänden, oder, allgemeiner, zur systematischen Erstellung von Materialkarten, um beispielsweise Gegenstände in beliebigen Umgebungen zu finden und zu klassifizieren. MARIE’s gewählte untere Messfrequenz entspricht mit 250 GHz dem aktuellen Stand der Forschung für kompakte mobile Sender und Empfänger; die angestrebte obere Messfrequenz beträgt 5 THz, um eine Vielfalt von Materialien aufgrund ihrer spezifischen Absorptionslinien identifizieren zu können.MARIE hat vier Forschungsziele: 1. die dynamische Wellenausbreitung in einem fast unerschlossenen Frequenzbereich zu messen, zu analysieren und zu modellieren, 2. den Funksender und empfänger über diesen Frequenzbereich zur mobilen Materialdetektion zu miniaturisieren, 3. Oberflächenmaterialien und auch innere Materialien dynamisch zu charakterisieren, und 4. solche Materialien mit einer sub-Millimeter-Genauigkeit präzise zu orten.MARIE gliedert sich in drei Phasen mit einer Dauer von jeweils 4 Jahren: in Static Lab (2017-2020), die bald erfolgreich endet, stehen technologische Fortschritte im Fokus, während die Messfrequenz sich in der statischen Laborumgebung bis zu 4 THz erstreckt. Der mit diesem Fortsetzungsantrag zu erforschende Mobile Sensor (2021-2024) hat Energieeffizienz zum zentralen Inhalt, um Mobilität in dem erweiterten Frequenzbereich bis 5 THz zu ermöglichen. Dynamic Environment (2025-2028) umfasst alle verbleibenden Herausforderungen, insbesondere durch Fusion mit anderen Sensorprinzipien, um schlussendlich die Vision des Mobilen Materialdetektors umzusetzen.
DFG-Verfahren Transregios

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Universität Duisburg-Essen
Mitantragstellende Institution Ruhr-Universität Bochum
 
 

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