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WERAN: Wechselwirkung Windenergieanlagen und Radar/Navigation

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Inhaltsverzeichnis 1

Inhaltsverzeichnis 1 Ziele .............................................................................................................................................. 2 1.1 Aufgabenstellung................................................................................................................... 2 1.2 Voraussetzungen unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde ..................................... 4 1.2.1 Vorgehensweise bei der Gutachtenerstellung .............................................................. 4 1.2.2 Generische Vorgehensweise zur Prognose einer Störung ............................................. 5 1.2.3 Grenzen der Modellbildung ........................................................................................... 5 1.3 Planung und Ablauf ............................................................................................................... 6 1.3.1 Entwicklung und Aufbau der schwebenden Trägerplattform für 3D-Antennen und Feldsensoren ................................................................................................................................ 6 1.3.2 Entwicklung einer Präzisionslokalisierung sowie einer hochpräzisen Steuerung des Mikrokopters im freien Raum ...................................................................................................... 7 1.3.3 Entwurf und Aufbau von 3D-Antennen für Frequenzbereiche der Zielanlagen ............ 7 1.3.4 EMV-Systemprüfung ...................................................................................................... 8 1.3.5 Auf das SI-System rückgeführte Kalibrierung ................................................................ 8 1.3.6 Validierungsmessungen auf dem Freifeld ..................................................................... 8 1.3.7 Umsetzung der Signaltheorie in Messsysteme zur Bandpasssignalaufzeichnung ........ 8 1.3.8 Umfassende Standortanalysen bei Surveillance-Radaranlagen .................................... 9 1.3.9 Messungen an Zielanlagen mit schwebender Plattform ............................................... 9 1.3.10 Messungen an Zielanlagen durch Flugvermessung ..................................................... 10 1.3.11 Korrelation der Feldgrößen mit den Zielgrößen der Anlagen ..................................... 11 1.3.12 Untersuchung der DFS-Bewertungsmethode zur Beeinflussung von DVOR durch WEA 11 1.4 Stand von Wissenschaft und Technik; bisherige Arbeiten .................................................. 11 1.4.1 Funknavigations- und Radaranlagen............................................................................ 12 1.4.2 Gerichtliche Entscheidungen ....................................................................................... 15 1.4.3 Bisherige Arbeiten und Ergebnisse .............................................................................. 16 1.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen................................................................................. 17 1.5.1 Verbundpartner ........................................................................................................... 17 1.5.2 Beteiligung nicht geförderter Partner im Verbund ...................................................... 18 2 Ausführliche Beschreibung der Ergebnisse................................................................................ 20 2.1 Detaillierte Beschreibung der Arbeitspakete und Ergebnisse ............................................ 20 2.1.0 AP0: Projektmanagement (PTB, LUH, FCS, steep) ....................................................... 20 2.1.1 AP1: Transfermaßnahmen (PTB, LUH, FCS, steep) ...................................................... 20 2.1.2 AP2: Antennen (PTB, LUH) ........................................................................................... 26 2.1.3 AP3: Schwebende Plattformen (PTB, FCS) ................................................................... 43 2.1.4 AP4: Messtechnik des Übertragungskanals (PTB, FCS) ................................................ 72 1

2.1.5 AP5: Messung einfacher Übertragungskanäle (PTB, LUH) ........................................ 111 2.1.6 AP6: Simulation des Übertragungskanals und Validierung durch Messungen (LUH, PTB, FCS)................................................................................................................................... 118 2.1.7 AP7: Durchführung von Messkampagnen an Zielsystemen (PTB, LUH, FCS, steep) . 146 2.1.8 AP8: Korrelation von Feld- und Zielgrößen (FCS, steep) ............................................ 205 2.1.9 AP9: Flugvermessung (FCS, steep, PTB) ..................................................................... 212 2.1.10 AP10: Betriebliche Auswirkung (PTB, LUH, FCS, steep) ............................................. 221 2.1.11 AP11: Benchmark-Katalog (PTB, LUH, FCS, steep) ..................................................... 222 2.1.12 AP12: Ringvergleich (PTB, LUH, FCS, steep) ............................................................... 222 2.1.13 Untersuchung der DFS-Bewertungsmethode (PTB) .................................................. 222 2.2 Notwendigkeit und Angemessenheit der geleisteten Arbeit ............................................ 223 2.3 Verwertungsplan ............................................................................................................... 223 2.4 Fortschritt auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen ...................................... 224 Projekt min-VOR-win ............................................................................................................... 224 Windenergie und Drehfunkfeuer: Stand der Wissenschaft und Perspektive, TU Braunschweig .................................................................................................................................................. 225 Projekt SEWIRA (FHR Fraunhofer Institut, Wachtberg) ........................................................... 225 Projekt von Dr. Frye, Airbus, Bremen ...................................................................................... 225 ENAC (Autor: Morlaas) ............................................................................................................. 226 Abkürzungsverzeichnis ..................................................................................................................... 226 Literaturverzeichnis.......................................................................................................................... 227 1 Ziele 1.1 Aufgabenstellung Ausgangspunkt des Projektes war die reproduzierbare Feststellung, dass Primär-Radaranlagen der Flugsicherung (zivil, vorwiegend aber militärisch) sowie Radare der Wetterbeobachtung durch Windenergieanlagen (WEA) in ihrer Funktion gestört werden, woraus betriebliche Einschränkungen resultieren. Aus dieser bekannten Störwirkung beim Radar leiten Flugsicherungsorganisationen auch eine potentielle Beeinträchtigung der Zielgröße mindestens einer terrestrischen Navigationsanlage (VOR) ab, ohne dass hierzu bisher aber belastbare Fakten vorlagen. Diese potentielle Störung der Funktion hat dazu geführt, dass neue WEA innerhalb der nach § 18a LuftVG angemeldeten Anlagenschutzzonen nur dann genehmigt wurden, wenn durch ein Sachverständigengutachten nachgewiesen werden konnte, dass keine Störung durch eine Signaländerung auftritt. Diese Beweisführung durch bisherige Gutachten war wissenschaftlich jedoch sehr umstritten und wurde vom Betreiber einer Anlage oftmals nicht anerkannt. Ziel des Projektes war es, aufbauend auf metrologischen Erkenntnissen über die elektromagnetische Signalbeeinflussung vereinheitlichte, reproduzierbare Kriterien und Rahmenbedingungen unabhängig von den Auswertealgorithmen der Endeinrichtungen im 2

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  • Seite 41 und 42: Abbildung 26: Numerisches Simulatio
  • Seite 43 und 44: Abbildung 31: Foto der NDB-Messante
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    Abbildung 44: OEM615-Adapterkarte D

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    Abbildung 46: Gemessene stationäre

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    Abbildung 50: Die neue Adapterkarte

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    Radiomodem-Einheiten Zusätzlich wu

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    Abbildung 56: Aufbau der Schirmung

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    CAD-Modell des gesamten Kopters Die

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    Kalibrierverfahren für das Messsys

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    Abbildung 65: Prinzipdarstellung de

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    Aus den zwei Höhenscans resultiert

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    Android-App (XMU Viewer) Abbildung

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    2.1.4 AP4: Messtechnik des Übertra

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    Abbildung 73: Übersicht der extern

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    Abbildung 75: XMU-Ausgabe über den

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    Abbildung 79: Gemessene Ausgangslei

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    Abbildung 82: Alle Motoren, Gassoll

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    Tabelle 11: Übersicht der einzelne

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    Bild 2.1: Alle Motoren, Gassollwert

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    Abbildung 91: Motor3, Plastik-Prope

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    In einem zweiten Versuchsaufbau wur

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    Abbildung 97: Untersuchung verschie

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    Abbildung 99: Veränderung des übe

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    Abbildung 103: Messaufbau zur Unter

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    Radarempfänger Abbildung 107: Modu

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    Empfängerprototyps wurde anschlie

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    der FPGA-basierten Plattform (recht

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    Abbildung 114: Leiterplatte der dig

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    Methodik & Vorgehensweise der Stand

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    Abbildung 119: Feldvermessung Elmen

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    Vorbereitung und Durchführung von

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    Werte- verifiziert werden, weshalb

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    Abbildung 122: Foto des stationäre

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    Validierung der Messergebnisse mit

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    Höhenscan Wannendipol bei 0 Grad 0

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    2.1.6 AP6: Simulation des Übertrag

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    Abbildung 135: Arbeitsspeicherbedar

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    In Abbildung 139 ist das simulierte

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    Auch eine Simulation mit 52 WEA ist

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    Untersuchungen zum NDB Um die Auswi

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    Die durchschnittlichen Feldstärkea

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    Abbildung 154: Simulationsmodell ei

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    Abbildung 158: RCS einer frontal be

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    Berechnung von mit Streuobjekten in

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    Abbildung 165: Abweichungen des Azi

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    Wie in Tabelle 17 zusammengefasst,

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    Tabelle 18: Weitere Gruppierungen v

  • Seite 143 und 144:

    Abbildung 173: Mittelwerte der glei

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    Numerische Bestimmung der DVOR Ziel

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    2.1.7 AP7: Durchführung von Messka

  • Seite 149 und 150:

    Abbildung 182: Teilbild des Videofi

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    Abbildung 186: Messung eines synthe

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    Messergebnisse DVOR Warburg Die num

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    Abbildung 194: Messung und numerisc

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    Abbildung 196: Messung des CVOR Nie

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    Messergebnisse ASR-S Hannover und W

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    Abbildung 202: Messung des ASR in H

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    Messergebnisse Radar Messungen der

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    Messergebnisse Windprofiler Der UHF

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    Messergebnisse NDB Um die generelle

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    Allgemeine Vorbemerkungen zu den Me

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    28.04.2017 11:29:29 0.0 2 TWT&CFA 2

  • Seite 176:

    III/2 03.05.2017 12:17 478.5 Vissel

  • Seite 180 und 181:

    ASR Der Schwerpunkt der Messungen v

  • Seite 182 und 183:

    Abbildung 218: Strahldurchgänge de

  • Seite 184 und 185:

    Abbildung 221: Spektrogramm einer F

  • Seite 186 und 187:

    langen Pulse des Radars als grüne

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    esseren Trennbarkeit von benachbart

  • Seite 190 und 191:

    Abbildung 229: Zwei Pulse eines Str

  • Seite 192 und 193:

    Abbildung 231: Starke Anstrahlung d

  • Seite 194 und 195:

    Abbildung 233: Geometrische Konstel

  • Seite 196 und 197:

    Abbildung 235: Gemessene Reflexion

  • Seite 198 und 199:

    durchzuführen. Für die Messungen

  • Seite 200 und 201:

    Niederschlagsradar Das 3D-Niedersch

  • Seite 202 und 203:

    Eine höher aufgelöste Verteilung

  • Seite 204 und 205:

    Abbildung 247: WEA am Messpunkt #3

  • Seite 206 und 207:

    In 360 m Entfernung zur WEA steigt

  • Seite 208 und 209:

    Winkelfehlers, nicht jedoch die max

  • Seite 210 und 211:

    Abbildung 254: Variation des Empfä

  • Seite 212 und 213:

    Die Annahmen der Albersheim-Gleichu

  • Seite 214 und 215:

    Abbildung 257: PPI Plotdarstellung

  • Seite 216 und 217:

    Die durchgeführte Flugvermessung z

  • Seite 218 und 219:

    2.1.9 AP9: Flugvermessung (FCS, ste

  • Seite 220 und 221:

    Abbildung 264: Flugplan - Mäander

  • Seite 222 und 223:

    • Bericht zur Flugvermessung HADR

  • Seite 224 und 225:

    Abbildung 267: Panoramabild von DVO

  • Seite 226 und 227:

    Bereits ab einer Entfernung von 25

  • Seite 228 und 229:

    2.1.11 AP11: Benchmark-Katalog (PTB

  • Seite 230 und 231:

    um die Verteilung von elektromagnet

  • Seite 232 und 233:

    konventionellen Flugvermessung. Dam

  • Seite 234 und 235:

    Defence, London, UK, 2005. [16] Dep

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