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
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C01 - Ultrabreitband Phasenregelkreise mit höchster Phasenstabilität
(Teilprojektleiter
Musch, Thomas
)
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C02 - Integrierte Resonanzschaltkreise mit On-Chip-Antenne
(Teilprojektleiter
Pohl, Nils
;
Prost, Werner
;
Weimann, Nils
)
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C03 - Transceiver Front-End Schaltungen für THz MIMO Radar
(Teilprojektleiter
Pohl, Nils
)
-
C04 - Silizium-integrierte Transceiver-Komponenten für die mehrfarbige Bildgebung und mobile CW-Spektroskopie
(Teilprojektleiter
Pfeiffer, Ullrich
)
-
C05 - Effiziente On-Chip-Antennen für THz-Systeme
(Teilprojektleiter
Erni, Daniel
;
Rennings, Andreas
)
-
C06 - Kompaktes optoelektronisches THz-Spektroskopiesystem
(Teilprojektleiter
Brenner, Carsten
;
Stöhr, Andreas
)
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C07 - Photonisch integrierter THz Bildgebungssensor
(Teilprojektleiter
Hofmann, Martin
;
Preu, Sascha
;
Stöhr, Andreas
)
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C08 - Komponenten für mobile, breitbandige und passive Bildgebungssysteme
(Teilprojektleiter
Pfeiffer, Ullrich
;
Weyers, Sascha
)
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C09 - THz RFID Tags & Komponenten mittels innovativer additiver Fertigung
(Teilprojektleiter
Benson, Niels
;
vom Bögel, Gerd
;
Jakoby, Rolf
)
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C12 - Passive Strahlablenkung mit Wellenleiter-Arrays / strahlsteuernde Wellenleiter-Arrays
(Teilprojektleiter
Hoffmann, Martin
)
-
M01 - Mobile THz Messungen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Kaiser, Thomas
;
Saraceno, Clara
)
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M02 - Multidimensionale Multiskalensimulationen für Sub-mm-Wellen Funksysteme
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Rolfes, Ilona
;
Schulz, Christian
)
-
M03 - Funktionelle elektromagnetische Signaturen von komplexen Oberflächensystemen und Innenraumszenarien
(Teilprojektleiter
Erni, Daniel
;
Rennings, Andreas
)
-
M04 - 3D-Reflektometrische Materialcharakterisierung mit kolokalem MIMO-Radar
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Barowski, Jan
;
Pohl, Nils
;
Rolfes, Ilona
)
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M05 - THz-Charakterisierung dielektrischer Objekte im Bereich der Branderkennung
(Teilprojektleiter
Schultze, Thorsten
;
Willms, Ingolf
)
-
S01 - Konzepte für Hochgeschwindigkeits-Strahlformung bei THz-Frequenzen
(Teilprojektleiter
Czylwik, Andreas
;
Häring, Lars
)
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S02 - Digitale Kompensation in MIMO THz Systemen
(Teilprojektleiter
Sezgin, Aydin
)
-
S03 - Raum-Zeit Signalisierung für MIMO Radar Bildgebung mit rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen
(Teilprojektleiter
Erni, Daniel
;
Sezgin, Aydin
)
-
S04 - Passives Sub-Millimeter Ortungs- und Nachverfolgungssystem
(Teilprojektleiter
Kaiser, Thomas
;
Solbach, Klaus
)
-
S05 - Echtzeit-Materialkarte
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Goehringer, Diana
;
Kaiser, Thomas
)
-
Z01 - Zentrales Verwaltungsprojekt
(Teilprojektleiter
Kaiser, Thomas
)
-
Z02 - Integriertes Graduiertenkolleg
(Teilprojektleiter
Czylwik, Andreas
;
Häring, Lars
)
-
Z03 - Informationsinfrastruktur (INF-) Projekt (“VERIE für MARIE”)
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Kaiser, Thomas
;
Rehwald, Stephanie
;
Rolfes, Ilona
)
Abgeschlossene Projekte