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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 einen mobilen Bildempfänger (den Fotoapparat), um überall fotografieren zu können. Vor mehr als 30 Jahren erfanden Ingenieure einen mobilen Nachrichtensender und -empfänger (das Mobiltelefon), um überall telefonieren zu können. Vor fast 8 Jahren begannen wir mit der Erforschung eines mobilen MAteRIaltranscEivers, um überall Materialien kartieren zu können. Jetzt, in der letzten Förderphase, wollen wir der Vision von MARIE näherkommen, indem wir die automatische Generierung der Materialkarte in den besonders herausfordernden, zeitlich veränderlichen Umgebungen erforschen. Alle dafür erforderlichen Erfindungen basieren auf technologischen Fortschritten, um von elektronischen, photonischen und mikromechanischen Komponenten über integrierte Schaltkreise zu kompakten mobilen Geräten zu gelangen. Ziel ist es, die Eigenschaften heutiger statischer und sperriger Materialcharakterisierungssysteme auf mobile Materialtransceiver zu übertragen. Dies wird (analog zum Übergang vom Festnetz zum Mobiltelefon) aufgrund der Mobilität und Kompaktheit zu bedeutenden Innovationen in einem breiten Spektrum gesellschaftlicher Anwendungen führen: die mobile Detektion des Brandherdes oder bewusstloser Personen in einem brennenden Gebäude, die Echtzeitdetektion von Kabeln und Artefakten in Wänden, oder allgemein die autonome Erstellung von Materialkarten, z.B. zur Lokalisierung und Klassifizierung von Objekten in beliebigen Innen- und Außenbereichen. Die Trägerfrequenz von MARIE reicht von 250 GHz (in der ersten Förderphase) bis zu 5 THz (in der zweiten Förderphase) und bis zu 6 THz in der dritten Förderphase, wodurch eine Vielzahl von Materialien detektiert und aufgrund der enormen Bandbreite Materialkarten mit besonders hoher Auflösung erstellt werden können. In der ersten und zweiten Phase von MARIE wurden vier große Forschungsherausforderungen angegangen: die umfassende Messung und Modellierung der THz-Wellenausbreitung, die kompakte Realisierung von THz-Transceivern, die statische und mobile Charakterisierung von Materialien sowie die präzise Lokalisierung solcher Materialien. In der dritten Phase werden diese vier "Grand Challenges" in drei großen, stark kooperativen "Lead Projects" zusammengeführt: Lokalisierung, Bildgebung und Kartierung. Diese sind vertikal strukturiert und werden durch Experimente, Modellierungen und Simulationen verifiziert. Ergänzend dazu ist MARIE in drei horizontal strukturierte Hauptforschungsbereiche gegliedert: Chips from Technology (C) erforscht neue dynamische Transceivertechnologien für integrierte Schaltungen; Modelle aus Messungen (M) modelliert die dynamische Materialcharakterisierung und -lokalisierung aus umfangreichen Messkampagnen; und Systeme aus Konzepten (S) untersucht wegweisende Signalverarbeitungskonzepte für dynamische Materialkartierungen. Aufbauend auf diesem Know-how soll in der dritten Förderphase die Vision des Mobile MAteRIal TranscEi-vers erreicht werden.
DFG-Verfahren Transregios

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

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

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