Wie sich mit PXI-Express das Verhalten von Lawinen vorhersagen lässt

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Wie die Lawinen vermessen werden

Das Radar der UCL besitzt acht Empfängerkanäle, über welche die horizontale Auflösung erstmalig zur Verfügung gestellt wird. Das Radar produziert zweidimensionale Bilder. Die acht Empfängerantennen sind über eine 5,3 m breite Öffnung verteilt, um eine horizontale Auflösung von ungefähr 10 m bei einem Bereich von 1 km zu liefern. Das Radar hat eine maximale Reichweite von zirka 3 km, um den gesamten Lawinenpfad darzustellen.

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Die Anforderungen konnte das Datenerfassungsgerät NI PXIe-6366 erfüllen, das Daten an acht Kanälen simultan und mit der von uns geforderten Abtastrate von 2 MS/s erfassen kann. Schätzungen der Kreuzkupplung zwischen der Übertragungsantenne des Radars und der nächsten Empfangsantenne ergaben, dass das Radar mindestens einen Dynamikbereich von ca. 80 dB haben muss. Daher benötigte der A/D-Wandler des Empfängers eine effektive Zahl von mindestens 14 Bit.

Nachdem das System Messungen von einer Lawine erfasst hat, verarbeitet es die aufgezeichneten Daten komplett offline. Damit die Verarbeitung speichereffizient erfolgt und da die Datensätze sehr groß sein können, werden die Daten mithilfe von NI DIAdem und den VBS-Funktionen der Software in Segmente unterteilt. DIAdem exportiert die segmentierten Daten auch in ein Format, das Software von Drittanbietern direkt lesen kann.

Jeder Empfängerkanal verarbeitet zuerst die erfassten Daten separat. Werden an den gewonnenen Messdaten bewegliche Ziele erkannt, lassen sich unbewegliche Ziele herausfiltern und Ziele, die zur sich bewegenden Lawine gehören. Die Intensität eines jeden Pixels des Bilds ist proportional zur Stärke des Rücksignals des beweglichen Ziels.

Künftig auch Lawinenfront verfolgen

Durch Einsatz der nahtlos integrierten Software NI LabVIEW und der Datenerfassungshardware PXI-Express ließen sich drei natürliche Lawinenergebnisse im Laufe des Winters messen. In Zukunft sollen Techniken angewendet werden, um die Lawinenfront zu verfolgen, damit die Geschwindigkeit unter Nutzung von Doppler-Informationen gemessen werden kann.

Unsere Geschwindigkeitsschätzungen werden anhand von Daten überprüft, die von anderen Radarmessgeräten im Pfad der Lawine gesammelt wurden. Unser endgültiges Ziel besteht darin, zweidimensionale Animationen von kompletten Lawinenereignissen mit einer Bildfrequenz von 50 Frames pro Sekunde zu erstellen.

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* Matthew Ash forscht am University College in London.

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