NI LabVIEW und PXI-Messgeräte

Messtechnik unterstützt die Flugsicherheit bei einem Vulkanausbruch

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Dazu wurde ein PXI-Messgerät von NI ausgewählt, das in der rauen Umgebung eines Lufteinsatzes einen besseren Widerstand gegen Stöße und Schwingungen bietet. Das Team nutzte das Chassis NI PXI-1000B, das acht PXI-Module aufnehmen kann und implementierte das Digitizermodul NI PXI-5124 mit einer Auflösung von 12 bit, um Messungen mit einer vertikalen Auflösung des 0,75-m-LIDAR mit 200 MHz durchzuführen. Dadurch bestand die Möglichkeit, Oberflächenstrukturen zu erkennen.

Der Digitizer erfasst LIDAR-Signale zusammen mit den GPS-Koordinaten und Flugparametern wie etwa Bewegungen um die Querachse und den Steuerkurs. Die Daten werden über das Datenerfassungs-Modul NI PXI-8430/4 mit RS232-Schnittstelle zwischen den Messgeräten und dem PXI-Modul übertragen. Außerdem wird das Datenerfassungs-Modul NI PXI-6221 eingesetzt, um die Spannung an den Photoelektronen-Vervielfachern der LIDAR-Erkennungskette zu steuern und ein TTL-Signal zu generieren, um die Laserübertragung und die Digitalisierung zu synchronisieren.

Restschichten von Aschewolken genau lokalisieren

Das auf LabVIEW basierende LIDAR-System erfasste Daten, durch die es möglich wurde, Restschichten von Aschewolken im französischen Luftraum und über dem Atlantik genau zu lokalisieren. Abbildung 3 zeigt die Erkennung von Aschewolken und Aschefasern bei einem Flug des Falcon 20 am 11. Mai 2010.

Das LIDAR liefert Informationen über das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Asche, kann aber nicht die chemische Natur und Zusammensetzung der Asche bestimmen. Deshalb sind zusätzliche chemische und Größenverteilungs-Messungen erforderlich, die von einem anderen Flugzeug erfasst werden: dem ATR 42 der Safire-Einheit. Das Forschungsteam stimmte die Flüge der zwei Flugzeuge so aufeinander ab, dass sie möglichst viele Daten sammelten und die Massenkonzentration der Vulkanasche evaluierten.

Patrick Chazette, CEA/DSM/LSCE:

„Weil das Forschungsteam das LIDAR-System benutzerdefiniert anpasste und um ein PXI-Modul für einen besseren Schwingungswiderstand erweiterte, konnten wir die Aschewolken genau lokalisieren und so die französische Regierung bei der Sicherung des französischen Luftraums unterstützen. Die enge Integration zwischen LabVIEW und PXI vereinfachte Anpassungen und gab uns die Möglichkeit, im Fall einer Umweltkatastrophe schnell zu reagieren. Außerdem steht die Lösung sofort bereit, sollte es zu einem neuen Vulkanausbruch kommen. Das Team plant Verbesserungen am Kontrollpanel, um wichtige Flugparameter in Echtzeit anzuzeigen, unter anderem die Höhe des Flugzeugs. Zudem ist vorgesehen, ein neues Trägheits-Navigationssystem in die LabVIEW-Umgebung zu integrieren.“

* Patrick Chazette, CEA/DSM/LSCE

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