,,Bedrijven willen best samenwerken met universiteiten, maar dan willen ze ook meepraten over de inhoud van het onderzoek, duidelijke afspraken maken over wederzijdse inspanningsverplichtingen en de duur van het project”, zegt directeur Ligthart van het International Research Centre for Telecommunications-transmission and Radar (IRCTR).
Half januari kreeg het instituut 8,7 miljoen gulden van het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen om met bedrijven en instituten aan de slag te gaan.
Op de bovenste verdieping van Elektro komt het IRCTR uit de startblokken. Tot nu toe hebben de medewerkers zich voornamelijk bezig gehouden met het opzetten van het instituut: profiel en doelstellingen formuleren, onderzoeksprojecten opstellen, contacten leggen met bedrijven en onderzoeksinstellingen. Maar met de ontvangen aanjaagpremie kan men beginnen met het echte werk: werven van expert-onderzoekers voor de eerste projecten.
Prof.dr.ir. L.P. Ligthart: ,,Je kunt niet op alle gebied de top in huis hebben. Er is meer kennis op ons onderzoeksterrein buiten het IRCTR te vinden dan erbinnen. Daarom halen we per project experts in huis van onderzoekscentra binnen en buiten de TUD. Zij krijgen een aanstelling voor de duur van het project. Ik moet zeggen, onderzoekers uit de hele wereld staan aan de poort om binnen te komen.”
IRCTR wil primair een kennisuitwisselpunt zijn op vier onderzoeksgebieden: antennes en propagatie, radar, remote sensing en transmissie. Het instituut moet niet alleen zijn eigen broek kunnen ophouden, maar als het even kan ook voor de faculteit geld opbrengen ter financiering van eerste-geldstroomonderzoek. Korte projecten zijn één van de belangrijkste speerpunten in IRCTR.
Ligthart: ,,Alle bedrijven die ik ken hanteren een scoop van rond de vijf jaar. In die tijd willen ze een eerste spinn-off van hun investeringen zien. Dat is hun horizon, en die horizon is bepalend voor onze derde geldstroom. Onze projecten lopen over maximaal vijf tot tien jaar.”
Missiewerk
Een ander belangrijk punt in de opzet van het instituut is dat bedrijven en externe instituten inspraak kunnen krijgen in de keuze van onderzoeksprojecten. Als lid van IRCTR hebben ze zitting in een board. Deze initieert de projectvoorstellen. Het bestuur van IRCTR, bestaande uit een aantal hoogleraren, beoordeelt of het onderzoek past op de faculteit. Ten slotte controleert de board of het uiteindelijke voorstel naar zijn zin is, wat de start betekent voor de directie van IRCTR omafspraken te maken omtrent financiën, aan te trekken experts en deadlines. Ligthart: ,,Deze afspraken gaan tot en met de prototype- en produktiefase.”
Het kostte Ligthart en zijn collega’s veel moeite om bedrijven te doordringen van deze nieuwe aanpak. ,,Het was missiewerk”, verzucht Ligthart. ,,De meeste bedrijven hebben een vastgeroest beeld over samenwerken met een universiteit. Vaak ging ik naar een bedrijf en hield mijn verhaal, en vervolgens hoorde ik een hele tijd niets. Dan belde ik nog eens op en vroeg of ze wel begrepen hadden waar het om ging. Met name als ik nog eens vertelde dat er een board komt waarin ze zelf projecten kunnen initiëren, werden ze actief.”
Tien miljoen
De opstartfase heeft in totaal vier jaar geduurd. Al begin 1992 vroeg de Stichting voor de Technische Wetenschappen (STW) Ligthart een voorstel in te dienen voor een internationaal onderzoeksinstituut met als kenmerk experimenteel onderzoek op het gebied van radar en telecommunicatie. Dit in het kader van landelijk beleid om enkele wetenschappelijke topinstituten op te richten die bedrijven zouden betrekken bij het stellen van prioriteiten voor het onderzoek, dat mede door de overheid wordt bekostigd.
Ligthart: ,,De TU Delft leek zeer geschikt voor een dergelijk instituut, omdat het de enige universiteit in Europa is met een operationele radar. Er staat voor tien miljoen aan infrastructuur op het dak van Elektrotechniek.” Eind 1992 lanceerde Ligthart in zijn intreerede voor het eerst zijn ideeën over IRCTR.
Ligthart: ,,De reacties op de faculteit waren lauw en ik ging in 1992 op vakantie in de veronderstelling dat het allemaal niet doorging. Maar zodra toenmalig collegevoorzitter Boerman van de plannen hoorde, vroeg hij me terug te komen van vakantie om nog binnen een week een voorstel in te dienen bij het ministerie van Onderwijs. Het bleek te kort dag en het voorstel haalde het niet, maar twee jaar later wel.”
Mei 1994 werd IRCTR door het ministerie van Onderwijs erkend en januari 1996 volgde de subsidie van 8,7 miljoen gulden. In de toekomst zal de eerste-geldstroomformatie, gerecruteerd uit de universiteit, bestaan uit zo’n veertig man. ,,Goed voor circa 25 fte (fulltime equivalent ofwel voltijdsbanen, red.), inclusief aio’s. Als medewerker op een universiteit heeft bijna iedereen ook zijn onderwijstaken, vandaar dat slechts weinigen fulltime voor IRCTR werken”, zegt Ligthart. ,,De aio’s die aan onze projecten werken vallen niet volledig onder IRCTR omdat het instituut geen onderwijs verzorgt.”
Uiteraard wil het instituut publiceren over het onderzoek dat er plaatsvindt, maar Ligthart heeft niet het idee dat dat bedrijven ervan zal weerhouden bij IRCTR aan te sluiten en hun expertise beschikbaar te stellen. ,,Met één publicatie in de hand bouw je nog geen radar.”
,,Mensen vragen me ook wel eens hoe het zit met de waardevrijheid van het onderzoek aan de universiteit. Mijn antwoord luidt: ,,Grensverleggend, door een board geïnitieerd onderzoek is niet alleen voor bedrijven van belang, maar vanuit wetenschappelijk oogpunt ook een universitaire uitdaging. En wat betreft de bedrijven: wij zitten aan hetfront, bedrijven kunnen niet om ons heen.”
Miniaturisatie: de sleutel in de wereld van antennes
In de toekomst worden hoogstwaarschijnlijk stukken minder paaltjes het slachtoffer van achteruitrijdende automobilisten. In de VS start binnenkort een test met auto’s, die zijn uitgerust met mini-antennes op de bumper. Deze slaan alarm zodra de auto te dicht in de buurt komt van een ander object.
,,Miniaturisatie, dat is het sleutelwoord in de antennewereld”, zegt prof.dr.ir. L.P. Ligthart, ad-interim sectorhoofd antennes en propagatie. Antennes zorgen voor de overdracht van elektromagnetische golven (ook wel radiogolven genoemd) van A naar B. Een antenne kan zowel versturen als ontvangen. Ze vormt de overgang tussen de zender/ontvanger en de vrije ruimte. Antennes zijn er in allerlei soorten en maten: zoals vlakke plaatjes, draadjes en schotels. Maar de toekomst is voor de miniatuuruitvoering.
Miniaturisatie van antennes werd mogelijk dankzij het gebruik van hogere frequenties, het beschikbaar komen van goedkopere materialen (een soort plastic vervangt het dure galliumarseen) en het integreren van de elektronica in en rondom de antenne.
Daarnaast is er nóg een trend waar te nemen in de antennewereld. Steeds vaker gebruikt men meerdere simpele antennes om toch heel precieze metingen te doen. Doordat processing van de signalen afkomstig van meerdere antennes steeds meer mogelijkheden biedt, heeft deze techniek zijn opmars kunnen maken. Een voorbeeld van antenne-processing is de onderdrukking van ongewenste signalen die leiden tot storingen als gevolg van vermenging van de radiogolven, interferentie.
Wat betreft propagatie, de voortplanting van het radiosignaal door een bepaald medium, doet de groep van Ligthart onderzoek aan de groundpenetrating radar, een radar die in de grond kan kijken. Vanuit de ministeries van Ontwikkelingssamenwerking, Defensie en Buitenlandse Zaken is veel belangstelling voor dit project omdat de grondradar bij uitstek geschikt is voor het opsporen van landmijnen.
Het project bevindt zich nog in de startfase. De toepassing vergt een zeer vernuftig antennesysteem; de elektromagnetische golven moeten zich zowel door de lucht als in de grond voortplanten. Bovendien moet de antenne uiteindelijk vanuit een helicopter of vliegtuig zijn werk kunnen doen. Ligthart: ,,We zijn heel blij dat het ijzeren gordijn weg is, want met name in Rusland zit veel van oorsprong militaire kennis op het gebied van radar.”
Kennis over antennes ligt aan de basis van het onderzoek bij IRCTR. Antennes maken deel uit van radars. Radars worden weer gebruikt voor remote sensing doeleinden en draadloze communicatie. Het onderzoeksinstituut beperkt zich tot het ontwikkelen van antennes die leiden tot nieuwe antennesystemen, die bruikbaar zijn voor één van deze drie onderzoeksgebieden.
Ligthart zoekt een nieuw sectorhoofd antennes en propagatie, omdat hij zijn handen vol heeft aan de directeursjob van IRCTR. ,,Met pijn in het hart, want antennes doen mijn hartnog steeds sneller kloppen. Maar ik geloof in IRCTR en ik wil er ook voor zorgen dat het instituut als geheel gaat werken.”
De meeste regen komt nooit op aarde aan
Aan de ene kant houdt bewolking warmte van de zon tegen, maar tegelijkertijd kunnen wolken ook warmte van de aarde vasthouden. Die balans kan worden verstoord door het broeikaseffect. Immers een warmere wereld maakt meer wolken. Maar hoe die balans precies verstoord wordt is niet precies bekend.
Om mogelijk een antwoord op die vraag te krijgen wordt momenteel allerlei apparatuur op het dak van Elektro aangesleept. Deze dient ter ondersteuning van een grote meetcampagne die 15 april van start gaat. Dr.ir. H.W.J. Russchenberg, sectorhoofd remote sensing: ,,Het gaat om een gezamenlijk initiatief van IRCTR, het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne en het Energieonderzoek Centrum Nederland.”
De radars op het dak van Elektro spelen daarin een centrale rol. Eén van de twee heeft allerlei trucs om veel over de inhoud van wolken te weten te komen. Zo is hij in staat aan de hand van de terugkerende signalen (reflectie) te analyseren welk type deeltjes er op welke plaats in de wolken zitten: hele fijne wolkendeeltjes, de grotere regendruppels, ijs of sneeuwdeeltjes. Elk type deeltje geeft een karakteristieke reflectie.
De radar kan ook de snelheid bepalen waarmee de deeltjes omhoog of omlaag bewegen. Dat doet hij door meting van het Doppler-effect, bekend van het toonhoogteverschil in het geluid van aankomende en wegrijdende treinen. Vallende druppels doen de frequentie van de elektromagnetische golven veranderen.
Ten slotte weet de radar ook de vorm van deeltjes te bepalen. Dat gebeurt met gepolariseerde golven. De grootte van een deeltje in een bepaalde polarisatierichting bepaalt de reflectie in die richting. Grotere druppels zijn platter. Hoe platter een deeltje, hoe meer reflectie.
Russchenberg: ,,Deze campagne wordt gevolgd door twee meetsessies in augustus en november. Ons aandeel is vooral om te bepalen welke fysische parameters een rol spelen in dit proces, zoals bijvoorbeeld druppelgrootte en waterinhoud van wolken. En ook hoe die parameters uit de meetdata te halen zijn. Anderen houden zich bezig met de toepassing van de resultaten in bijvoorbeeld klimaatmodellen of bij de invloed van de atmosfeer op satellietsignalen.”
Op het dak staat nog een tweede radar. Deze is minder nauwkeurig maar tuurt wel 24 uur per dag, zeven dagen per week, de horizon af en registreert de bewolking die zich in een straal van vijftien kilometer om Elektro bevindt. Russchenberg: ,,Dat levert informatie die hydrologen meer inzicht geeft in de waterhuishouding. Wanneer men weet hoeveel regen er gevallen is in een bepaald gebied, kun je zien hoelang het duurt eer dit water in de rivieren terecht komt. Dat maakt beter waterbeheer mogelijk. Bijvoorbeeld het op tijdopenen van sluizen.” Overigens komt de meeste regen en sneeuw nooit aan op aarde, maar verdampt weer voordat ze de grond bereikt.
Remote sensing, kijken op afstand, kan niet alleen omhoog maar ook omlaag. Vanuit de satellieten bijvoorbeeld maar ook vanuit vliegtuigen. IRCTR en andere instituten overleggen op dit moment over onderzoek naar remote sensing van verschillende soorten landbouw en natuurlijke gewassen vanuit een meetmast of vliegtuig.
Draadloos communiceren in de Global Village
Een draadloze pc maakt werken comfortabeler. Geen gevechten meer met dure kabels, overal je eigen pc kunnen gebruiken en het werk hoeft nooit meer stil te liggen bij een herinrichting van het kantoor.
Volgens prof.dr. R. Prasad van de vakgroep telecommunicatie en verkeersbegeleidingssystemen, tevens sectorhoofd transmissie bij IRCTR, bespaart draadloze multimediale communicatie een bedrijf twintig procent op de kosten van onderhoud van het gebouw en het netwerk.
In de pc wordt een miniatuur antenne geplaatst. Deze communiceert met antennes in het plafond. Aan elke verzonden boodschap zit een code die bij die pc hoort zodat het centrale werkstation van dat gebouw weet welke computer boodschappen doorgeeft.
Deze inhuis-communicatie heeft zijn specifieke problematiek. ,,Zo moet gekeken worden wat het effect is van ‘shadowing‘. Een voorbij lopende secretaresse die de baan van de radiogolven naar de antenne in het plafond doorkruist, mag geen storing in de communicatie veroorzaken. We willen het gedrag van radiogolven in dergelijke gevallen modelleren.”
Het beoogde model moet echter meer omvatten. Het moet de voortplanting van radiogolven beschrijven zowel in een gebouw als daar buiten. Uiteindelijk moet het model leiden tot de ontwikkeling van een prototype ‘Global Village‘. Dat wil zeggen een draadloos communicatienetwerk waarin eenieder altijd bereikbaar is, waar ook ter wereld.
Dat betekent bijvoorbeeld dat de antenne in het plafond van het kantoor in verbinding moet staan met een centraal basisstation in het gebouw. Dat communiceert weer draadloos met een antenne in dezelfde wijk, en via deze antenne naar een centrale in de stad. Die staat op zijn beurt in verbinding met een satelliet die de rest van de wereld kan bereiken.
Prasad: ,,Een groot probleem dat nog opgelost moet worden is hoe je omgaat met interferentie, het storen door andere golven.” Er is maar een beperkt aantal golflengtes beschikbaar. Veel minder dan het aantal potentiële gebruikers van draadloze communicatiemiddelen. Dat betekent dat golflengtes hergebruikt moeten worden.
,,Dat kan als je ervoor zorgt dat boodschappen van gelijke golflengte geografisch ver genoeg uit elkaar liggen”, weet Prasad. De Groningse draadloze telefonist zal geen last hebben van een Amsterdamse draadloze Internetter die op dezelfde golflengte zit.
De wereld moet dus opgedeeld worden in cellen. De grootte van die cellen hangt af van het aantal gebruikers. Prasad:,,Wereldwijd wordt veel onderzoek gedaan aan een universeel draadloos communicatiesysteem. De TU Delft, waaronder het IRCTR, werkt hierin samen met andere partners in de Europese Unie. De inzet is om na het jaar 2002 met 155 megabits per seconde te kunnen communiceren.”
Voor het zover is moet nog veel onderzoek verricht worden, maar de glasvezel tot aan de huisdeur zal wat Prasad betreft in elk geval niet nodig zijn. ,,Als er echter erg veel gebruikers komen, kan de glasvezel mogelijk wel dienen als een ruggegraat voor de ‘Global Village‘.”
Anti-botsingsradar voor de Rotterdamse haven
Het opsporen van lekkages in rioleringen, stoffelijke overschotten, kabels onder de grond, kwelwater in dijken en in de grond verborgen landmijnen, dat wordt allemaal mogelijk als de groundpenetrating-radar operationeel is.
,,Technisch gezien staat deze radar nog in de kinderschoenen”, zegt prof.ir. P. van Genderen, sectorhoofd radar van IRCTR. Zijn groep houdt zich bezig met het ontwerpen van het complete radarsysteem.
Bij radarontwerpen wordt steeds meer gebruik gemaakt van multi-beam oplossingen. Dat wil zeggen dat de antenne in verschillende richtingen uitzendt. Op dit moment is bijvoorbeeld een ontwerp in studie van een anti-botsingsradar voor het transporteren van containers in overslagterminals in de haven van Rotterdam.
Deze collision avoidance-radar, die ingebouwd zit in de bumpers van de onbemande voertuigen, werkt met vijf kleine goedkope antennes die multi-beam uitzenden. Samen geven deze antennes een nauwkeurig twee-dimensionaal beeld van de objecten die het voertuig op zijn route tegenkomt. De radargroep bekeek hoe de zendende en ontvangende antennes het beste ten opzichte van elkaar geplaatst kunnen worden.
De sector radar doet ook onderzoek op het gebied van radarcommunicatie tussen vliegtuigen en de grond. Op dit moment is er slechts weinig informatie die onafhankelijk van de piloot de verkeersleiding bereikt. Volgens Van Genderen is er alle reden om een onafhankelijk waarnemingssysteem te ontwikkelen, zodat de verkeersleiding niet meer overgeleverd is aan de welwillendheid van de bemanning.
Dat kan door het plaatsen van een netwerk van antennebakens op de grond. Deze bakens vragen, om de zoveel tijd, aan vliegtuigen in hun gebied om zich te melden. Vervolgens vindt data-overdracht plaats van het vliegtuig naar de grond; het gaat bijvoorbeeld om informatie over bijgestelde vliegplannen. Door de bakens onderling en met de verkeersleiding met kabels te verbinden, weet men precies waar vliegtuigen zich bevinden en wat ze van plan zijn.
Van Genderen vindt deze oplossing vooral geschikt omdat het weinig extra kosten geeft aan vliegtuigapparatuur. ,,De meeste vliegtuigradars zijn al in staat dit type data te verzenden. Met name voor vrije-tijdsvliegers is het kostenaspect belangrijk.” Binnenkort gaat een tweede aio aan de slag op dit onderzoek.
Het vliegverkeer heeft nog meer baat bij goede radarsystemenop luchthavens. De detectie van zeer sterke neerwaartse luchtstromen, microbursts, die een bedreiging vormen voor vliegtuigen in de landingsfase, is van groot belang. Atmosfeerradars signaleren de condities waaronder microbursts zich ontwikkelen en kunnen piloten tijdig waarschuwen.
De radargroep is bezig met de ontwikkeling van de verplaatsbare atmosfeerradar. Deze radar maakt atmosfeeronderzoek op elke gewenste plaats mogelijk. Van Genderen: ,,Dan zitten we niet meer zo vast aan de radar op het dak van Elektro. Die is beperkt tot het observeren van de atmosfeer in een straal van vijftien kilometer.”
Van Genderen: ,,De groundpenetrating-radar staat nog in de kinderschoenen”
,,,,
,,Bedrijven willen best samenwerken met universiteiten, maar dan willen ze ook meepraten over de inhoud van het onderzoek, duidelijke afspraken maken over wederzijdse inspanningsverplichtingen en de duur van het project”, zegt directeur Ligthart van het International Research Centre for Telecommunications-transmission and Radar (IRCTR). Half januari kreeg het instituut 8,7 miljoen gulden van het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen om met bedrijven en instituten aan de slag te gaan.
Op de bovenste verdieping van Elektro komt het IRCTR uit de startblokken. Tot nu toe hebben de medewerkers zich voornamelijk bezig gehouden met het opzetten van het instituut: profiel en doelstellingen formuleren, onderzoeksprojecten opstellen, contacten leggen met bedrijven en onderzoeksinstellingen. Maar met de ontvangen aanjaagpremie kan men beginnen met het echte werk: werven van expert-onderzoekers voor de eerste projecten.
Prof.dr.ir. L.P. Ligthart: ,,Je kunt niet op alle gebied de top in huis hebben. Er is meer kennis op ons onderzoeksterrein buiten het IRCTR te vinden dan erbinnen. Daarom halen we per project experts in huis van onderzoekscentra binnen en buiten de TUD. Zij krijgen een aanstelling voor de duur van het project. Ik moet zeggen, onderzoekers uit de hele wereld staan aan de poort om binnen te komen.”
IRCTR wil primair een kennisuitwisselpunt zijn op vier onderzoeksgebieden: antennes en propagatie, radar, remote sensing en transmissie. Het instituut moet niet alleen zijn eigen broek kunnen ophouden, maar als het even kan ook voor de faculteit geld opbrengen ter financiering van eerste-geldstroomonderzoek. Korte projecten zijn één van de belangrijkste speerpunten in IRCTR.
Ligthart: ,,Alle bedrijven die ik ken hanteren een scoop van rond de vijf jaar. In die tijd willen ze een eerste spinn-off van hun investeringen zien. Dat is hun horizon, en die horizon is bepalend voor onze derde geldstroom. Onze projecten lopen over maximaal vijf tot tien jaar.”
Missiewerk
Een ander belangrijk punt in de opzet van het instituut is dat bedrijven en externe instituten inspraak kunnen krijgen in de keuze van onderzoeksprojecten. Als lid van IRCTR hebben ze zitting in een board. Deze initieert de projectvoorstellen. Het bestuur van IRCTR, bestaande uit een aantal hoogleraren, beoordeelt of het onderzoek past op de faculteit. Ten slotte controleert de board of het uiteindelijke voorstel naar zijn zin is, wat de start betekent voor de directie van IRCTR omafspraken te maken omtrent financiën, aan te trekken experts en deadlines. Ligthart: ,,Deze afspraken gaan tot en met de prototype- en produktiefase.”
Het kostte Ligthart en zijn collega’s veel moeite om bedrijven te doordringen van deze nieuwe aanpak. ,,Het was missiewerk”, verzucht Ligthart. ,,De meeste bedrijven hebben een vastgeroest beeld over samenwerken met een universiteit. Vaak ging ik naar een bedrijf en hield mijn verhaal, en vervolgens hoorde ik een hele tijd niets. Dan belde ik nog eens op en vroeg of ze wel begrepen hadden waar het om ging. Met name als ik nog eens vertelde dat er een board komt waarin ze zelf projecten kunnen initiëren, werden ze actief.”
Tien miljoen
De opstartfase heeft in totaal vier jaar geduurd. Al begin 1992 vroeg de Stichting voor de Technische Wetenschappen (STW) Ligthart een voorstel in te dienen voor een internationaal onderzoeksinstituut met als kenmerk experimenteel onderzoek op het gebied van radar en telecommunicatie. Dit in het kader van landelijk beleid om enkele wetenschappelijke topinstituten op te richten die bedrijven zouden betrekken bij het stellen van prioriteiten voor het onderzoek, dat mede door de overheid wordt bekostigd.
Ligthart: ,,De TU Delft leek zeer geschikt voor een dergelijk instituut, omdat het de enige universiteit in Europa is met een operationele radar. Er staat voor tien miljoen aan infrastructuur op het dak van Elektrotechniek.” Eind 1992 lanceerde Ligthart in zijn intreerede voor het eerst zijn ideeën over IRCTR.
Ligthart: ,,De reacties op de faculteit waren lauw en ik ging in 1992 op vakantie in de veronderstelling dat het allemaal niet doorging. Maar zodra toenmalig collegevoorzitter Boerman van de plannen hoorde, vroeg hij me terug te komen van vakantie om nog binnen een week een voorstel in te dienen bij het ministerie van Onderwijs. Het bleek te kort dag en het voorstel haalde het niet, maar twee jaar later wel.”
Mei 1994 werd IRCTR door het ministerie van Onderwijs erkend en januari 1996 volgde de subsidie van 8,7 miljoen gulden. In de toekomst zal de eerste-geldstroomformatie, gerecruteerd uit de universiteit, bestaan uit zo’n veertig man. ,,Goed voor circa 25 fte (fulltime equivalent ofwel voltijdsbanen, red.), inclusief aio’s. Als medewerker op een universiteit heeft bijna iedereen ook zijn onderwijstaken, vandaar dat slechts weinigen fulltime voor IRCTR werken”, zegt Ligthart. ,,De aio’s die aan onze projecten werken vallen niet volledig onder IRCTR omdat het instituut geen onderwijs verzorgt.”
Uiteraard wil het instituut publiceren over het onderzoek dat er plaatsvindt, maar Ligthart heeft niet het idee dat dat bedrijven ervan zal weerhouden bij IRCTR aan te sluiten en hun expertise beschikbaar te stellen. ,,Met één publicatie in de hand bouw je nog geen radar.”
,,Mensen vragen me ook wel eens hoe het zit met de waardevrijheid van het onderzoek aan de universiteit. Mijn antwoord luidt: ,,Grensverleggend, door een board geïnitieerd onderzoek is niet alleen voor bedrijven van belang, maar vanuit wetenschappelijk oogpunt ook een universitaire uitdaging. En wat betreft de bedrijven: wij zitten aan hetfront, bedrijven kunnen niet om ons heen.”
Miniaturisatie: de sleutel in de wereld van antennes
In de toekomst worden hoogstwaarschijnlijk stukken minder paaltjes het slachtoffer van achteruitrijdende automobilisten. In de VS start binnenkort een test met auto’s, die zijn uitgerust met mini-antennes op de bumper. Deze slaan alarm zodra de auto te dicht in de buurt komt van een ander object.
,,Miniaturisatie, dat is het sleutelwoord in de antennewereld”, zegt prof.dr.ir. L.P. Ligthart, ad-interim sectorhoofd antennes en propagatie. Antennes zorgen voor de overdracht van elektromagnetische golven (ook wel radiogolven genoemd) van A naar B. Een antenne kan zowel versturen als ontvangen. Ze vormt de overgang tussen de zender/ontvanger en de vrije ruimte. Antennes zijn er in allerlei soorten en maten: zoals vlakke plaatjes, draadjes en schotels. Maar de toekomst is voor de miniatuuruitvoering.
Miniaturisatie van antennes werd mogelijk dankzij het gebruik van hogere frequenties, het beschikbaar komen van goedkopere materialen (een soort plastic vervangt het dure galliumarseen) en het integreren van de elektronica in en rondom de antenne.
Daarnaast is er nóg een trend waar te nemen in de antennewereld. Steeds vaker gebruikt men meerdere simpele antennes om toch heel precieze metingen te doen. Doordat processing van de signalen afkomstig van meerdere antennes steeds meer mogelijkheden biedt, heeft deze techniek zijn opmars kunnen maken. Een voorbeeld van antenne-processing is de onderdrukking van ongewenste signalen die leiden tot storingen als gevolg van vermenging van de radiogolven, interferentie.
Wat betreft propagatie, de voortplanting van het radiosignaal door een bepaald medium, doet de groep van Ligthart onderzoek aan de groundpenetrating radar, een radar die in de grond kan kijken. Vanuit de ministeries van Ontwikkelingssamenwerking, Defensie en Buitenlandse Zaken is veel belangstelling voor dit project omdat de grondradar bij uitstek geschikt is voor het opsporen van landmijnen.
Het project bevindt zich nog in de startfase. De toepassing vergt een zeer vernuftig antennesysteem; de elektromagnetische golven moeten zich zowel door de lucht als in de grond voortplanten. Bovendien moet de antenne uiteindelijk vanuit een helicopter of vliegtuig zijn werk kunnen doen. Ligthart: ,,We zijn heel blij dat het ijzeren gordijn weg is, want met name in Rusland zit veel van oorsprong militaire kennis op het gebied van radar.”
Kennis over antennes ligt aan de basis van het onderzoek bij IRCTR. Antennes maken deel uit van radars. Radars worden weer gebruikt voor remote sensing doeleinden en draadloze communicatie. Het onderzoeksinstituut beperkt zich tot het ontwikkelen van antennes die leiden tot nieuwe antennesystemen, die bruikbaar zijn voor één van deze drie onderzoeksgebieden.
Ligthart zoekt een nieuw sectorhoofd antennes en propagatie, omdat hij zijn handen vol heeft aan de directeursjob van IRCTR. ,,Met pijn in het hart, want antennes doen mijn hartnog steeds sneller kloppen. Maar ik geloof in IRCTR en ik wil er ook voor zorgen dat het instituut als geheel gaat werken.”
De meeste regen komt nooit op aarde aan
Aan de ene kant houdt bewolking warmte van de zon tegen, maar tegelijkertijd kunnen wolken ook warmte van de aarde vasthouden. Die balans kan worden verstoord door het broeikaseffect. Immers een warmere wereld maakt meer wolken. Maar hoe die balans precies verstoord wordt is niet precies bekend.
Om mogelijk een antwoord op die vraag te krijgen wordt momenteel allerlei apparatuur op het dak van Elektro aangesleept. Deze dient ter ondersteuning van een grote meetcampagne die 15 april van start gaat. Dr.ir. H.W.J. Russchenberg, sectorhoofd remote sensing: ,,Het gaat om een gezamenlijk initiatief van IRCTR, het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne en het Energieonderzoek Centrum Nederland.”
De radars op het dak van Elektro spelen daarin een centrale rol. Eén van de twee heeft allerlei trucs om veel over de inhoud van wolken te weten te komen. Zo is hij in staat aan de hand van de terugkerende signalen (reflectie) te analyseren welk type deeltjes er op welke plaats in de wolken zitten: hele fijne wolkendeeltjes, de grotere regendruppels, ijs of sneeuwdeeltjes. Elk type deeltje geeft een karakteristieke reflectie.
De radar kan ook de snelheid bepalen waarmee de deeltjes omhoog of omlaag bewegen. Dat doet hij door meting van het Doppler-effect, bekend van het toonhoogteverschil in het geluid van aankomende en wegrijdende treinen. Vallende druppels doen de frequentie van de elektromagnetische golven veranderen.
Ten slotte weet de radar ook de vorm van deeltjes te bepalen. Dat gebeurt met gepolariseerde golven. De grootte van een deeltje in een bepaalde polarisatierichting bepaalt de reflectie in die richting. Grotere druppels zijn platter. Hoe platter een deeltje, hoe meer reflectie.
Russchenberg: ,,Deze campagne wordt gevolgd door twee meetsessies in augustus en november. Ons aandeel is vooral om te bepalen welke fysische parameters een rol spelen in dit proces, zoals bijvoorbeeld druppelgrootte en waterinhoud van wolken. En ook hoe die parameters uit de meetdata te halen zijn. Anderen houden zich bezig met de toepassing van de resultaten in bijvoorbeeld klimaatmodellen of bij de invloed van de atmosfeer op satellietsignalen.”
Op het dak staat nog een tweede radar. Deze is minder nauwkeurig maar tuurt wel 24 uur per dag, zeven dagen per week, de horizon af en registreert de bewolking die zich in een straal van vijftien kilometer om Elektro bevindt. Russchenberg: ,,Dat levert informatie die hydrologen meer inzicht geeft in de waterhuishouding. Wanneer men weet hoeveel regen er gevallen is in een bepaald gebied, kun je zien hoelang het duurt eer dit water in de rivieren terecht komt. Dat maakt beter waterbeheer mogelijk. Bijvoorbeeld het op tijdopenen van sluizen.” Overigens komt de meeste regen en sneeuw nooit aan op aarde, maar verdampt weer voordat ze de grond bereikt.
Remote sensing, kijken op afstand, kan niet alleen omhoog maar ook omlaag. Vanuit de satellieten bijvoorbeeld maar ook vanuit vliegtuigen. IRCTR en andere instituten overleggen op dit moment over onderzoek naar remote sensing van verschillende soorten landbouw en natuurlijke gewassen vanuit een meetmast of vliegtuig.
Draadloos communiceren in de Global Village
Een draadloze pc maakt werken comfortabeler. Geen gevechten meer met dure kabels, overal je eigen pc kunnen gebruiken en het werk hoeft nooit meer stil te liggen bij een herinrichting van het kantoor.
Volgens prof.dr. R. Prasad van de vakgroep telecommunicatie en verkeersbegeleidingssystemen, tevens sectorhoofd transmissie bij IRCTR, bespaart draadloze multimediale communicatie een bedrijf twintig procent op de kosten van onderhoud van het gebouw en het netwerk.
In de pc wordt een miniatuur antenne geplaatst. Deze communiceert met antennes in het plafond. Aan elke verzonden boodschap zit een code die bij die pc hoort zodat het centrale werkstation van dat gebouw weet welke computer boodschappen doorgeeft.
Deze inhuis-communicatie heeft zijn specifieke problematiek. ,,Zo moet gekeken worden wat het effect is van ‘shadowing‘. Een voorbij lopende secretaresse die de baan van de radiogolven naar de antenne in het plafond doorkruist, mag geen storing in de communicatie veroorzaken. We willen het gedrag van radiogolven in dergelijke gevallen modelleren.”
Het beoogde model moet echter meer omvatten. Het moet de voortplanting van radiogolven beschrijven zowel in een gebouw als daar buiten. Uiteindelijk moet het model leiden tot de ontwikkeling van een prototype ‘Global Village‘. Dat wil zeggen een draadloos communicatienetwerk waarin eenieder altijd bereikbaar is, waar ook ter wereld.
Dat betekent bijvoorbeeld dat de antenne in het plafond van het kantoor in verbinding moet staan met een centraal basisstation in het gebouw. Dat communiceert weer draadloos met een antenne in dezelfde wijk, en via deze antenne naar een centrale in de stad. Die staat op zijn beurt in verbinding met een satelliet die de rest van de wereld kan bereiken.
Prasad: ,,Een groot probleem dat nog opgelost moet worden is hoe je omgaat met interferentie, het storen door andere golven.” Er is maar een beperkt aantal golflengtes beschikbaar. Veel minder dan het aantal potentiële gebruikers van draadloze communicatiemiddelen. Dat betekent dat golflengtes hergebruikt moeten worden.
,,Dat kan als je ervoor zorgt dat boodschappen van gelijke golflengte geografisch ver genoeg uit elkaar liggen”, weet Prasad. De Groningse draadloze telefonist zal geen last hebben van een Amsterdamse draadloze Internetter die op dezelfde golflengte zit.
De wereld moet dus opgedeeld worden in cellen. De grootte van die cellen hangt af van het aantal gebruikers. Prasad:,,Wereldwijd wordt veel onderzoek gedaan aan een universeel draadloos communicatiesysteem. De TU Delft, waaronder het IRCTR, werkt hierin samen met andere partners in de Europese Unie. De inzet is om na het jaar 2002 met 155 megabits per seconde te kunnen communiceren.”
Voor het zover is moet nog veel onderzoek verricht worden, maar de glasvezel tot aan de huisdeur zal wat Prasad betreft in elk geval niet nodig zijn. ,,Als er echter erg veel gebruikers komen, kan de glasvezel mogelijk wel dienen als een ruggegraat voor de ‘Global Village‘.”
Anti-botsingsradar voor de Rotterdamse haven
Het opsporen van lekkages in rioleringen, stoffelijke overschotten, kabels onder de grond, kwelwater in dijken en in de grond verborgen landmijnen, dat wordt allemaal mogelijk als de groundpenetrating-radar operationeel is.
,,Technisch gezien staat deze radar nog in de kinderschoenen”, zegt prof.ir. P. van Genderen, sectorhoofd radar van IRCTR. Zijn groep houdt zich bezig met het ontwerpen van het complete radarsysteem.
Bij radarontwerpen wordt steeds meer gebruik gemaakt van multi-beam oplossingen. Dat wil zeggen dat de antenne in verschillende richtingen uitzendt. Op dit moment is bijvoorbeeld een ontwerp in studie van een anti-botsingsradar voor het transporteren van containers in overslagterminals in de haven van Rotterdam.
Deze collision avoidance-radar, die ingebouwd zit in de bumpers van de onbemande voertuigen, werkt met vijf kleine goedkope antennes die multi-beam uitzenden. Samen geven deze antennes een nauwkeurig twee-dimensionaal beeld van de objecten die het voertuig op zijn route tegenkomt. De radargroep bekeek hoe de zendende en ontvangende antennes het beste ten opzichte van elkaar geplaatst kunnen worden.
De sector radar doet ook onderzoek op het gebied van radarcommunicatie tussen vliegtuigen en de grond. Op dit moment is er slechts weinig informatie die onafhankelijk van de piloot de verkeersleiding bereikt. Volgens Van Genderen is er alle reden om een onafhankelijk waarnemingssysteem te ontwikkelen, zodat de verkeersleiding niet meer overgeleverd is aan de welwillendheid van de bemanning.
Dat kan door het plaatsen van een netwerk van antennebakens op de grond. Deze bakens vragen, om de zoveel tijd, aan vliegtuigen in hun gebied om zich te melden. Vervolgens vindt data-overdracht plaats van het vliegtuig naar de grond; het gaat bijvoorbeeld om informatie over bijgestelde vliegplannen. Door de bakens onderling en met de verkeersleiding met kabels te verbinden, weet men precies waar vliegtuigen zich bevinden en wat ze van plan zijn.
Van Genderen vindt deze oplossing vooral geschikt omdat het weinig extra kosten geeft aan vliegtuigapparatuur. ,,De meeste vliegtuigradars zijn al in staat dit type data te verzenden. Met name voor vrije-tijdsvliegers is het kostenaspect belangrijk.” Binnenkort gaat een tweede aio aan de slag op dit onderzoek.
Het vliegverkeer heeft nog meer baat bij goede radarsystemenop luchthavens. De detectie van zeer sterke neerwaartse luchtstromen, microbursts, die een bedreiging vormen voor vliegtuigen in de landingsfase, is van groot belang. Atmosfeerradars signaleren de condities waaronder microbursts zich ontwikkelen en kunnen piloten tijdig waarschuwen.
De radargroep is bezig met de ontwikkeling van de verplaatsbare atmosfeerradar. Deze radar maakt atmosfeeronderzoek op elke gewenste plaats mogelijk. Van Genderen: ,,Dan zitten we niet meer zo vast aan de radar op het dak van Elektro. Die is beperkt tot het observeren van de atmosfeer in een straal van vijftien kilometer.”
Van Genderen: ,,De groundpenetrating-radar staat nog in de kinderschoenen”
,,Bedrijven willen best samenwerken met universiteiten, maar dan willen ze ook meepraten over de inhoud van het onderzoek, duidelijke afspraken maken over wederzijdse inspanningsverplichtingen en de duur van het project”, zegt directeur Ligthart van het International Research Centre for Telecommunications-transmission and Radar (IRCTR). Half januari kreeg het instituut 8,7 miljoen gulden van het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen om met bedrijven en instituten aan de slag te gaan.
Op de bovenste verdieping van Elektro komt het IRCTR uit de startblokken. Tot nu toe hebben de medewerkers zich voornamelijk bezig gehouden met het opzetten van het instituut: profiel en doelstellingen formuleren, onderzoeksprojecten opstellen, contacten leggen met bedrijven en onderzoeksinstellingen. Maar met de ontvangen aanjaagpremie kan men beginnen met het echte werk: werven van expert-onderzoekers voor de eerste projecten.
Prof.dr.ir. L.P. Ligthart: ,,Je kunt niet op alle gebied de top in huis hebben. Er is meer kennis op ons onderzoeksterrein buiten het IRCTR te vinden dan erbinnen. Daarom halen we per project experts in huis van onderzoekscentra binnen en buiten de TUD. Zij krijgen een aanstelling voor de duur van het project. Ik moet zeggen, onderzoekers uit de hele wereld staan aan de poort om binnen te komen.”
IRCTR wil primair een kennisuitwisselpunt zijn op vier onderzoeksgebieden: antennes en propagatie, radar, remote sensing en transmissie. Het instituut moet niet alleen zijn eigen broek kunnen ophouden, maar als het even kan ook voor de faculteit geld opbrengen ter financiering van eerste-geldstroomonderzoek. Korte projecten zijn één van de belangrijkste speerpunten in IRCTR.
Ligthart: ,,Alle bedrijven die ik ken hanteren een scoop van rond de vijf jaar. In die tijd willen ze een eerste spinn-off van hun investeringen zien. Dat is hun horizon, en die horizon is bepalend voor onze derde geldstroom. Onze projecten lopen over maximaal vijf tot tien jaar.”
Missiewerk
Een ander belangrijk punt in de opzet van het instituut is dat bedrijven en externe instituten inspraak kunnen krijgen in de keuze van onderzoeksprojecten. Als lid van IRCTR hebben ze zitting in een board. Deze initieert de projectvoorstellen. Het bestuur van IRCTR, bestaande uit een aantal hoogleraren, beoordeelt of het onderzoek past op de faculteit. Ten slotte controleert de board of het uiteindelijke voorstel naar zijn zin is, wat de start betekent voor de directie van IRCTR omafspraken te maken omtrent financiën, aan te trekken experts en deadlines. Ligthart: ,,Deze afspraken gaan tot en met de prototype- en produktiefase.”
Het kostte Ligthart en zijn collega’s veel moeite om bedrijven te doordringen van deze nieuwe aanpak. ,,Het was missiewerk”, verzucht Ligthart. ,,De meeste bedrijven hebben een vastgeroest beeld over samenwerken met een universiteit. Vaak ging ik naar een bedrijf en hield mijn verhaal, en vervolgens hoorde ik een hele tijd niets. Dan belde ik nog eens op en vroeg of ze wel begrepen hadden waar het om ging. Met name als ik nog eens vertelde dat er een board komt waarin ze zelf projecten kunnen initiëren, werden ze actief.”
Tien miljoen
De opstartfase heeft in totaal vier jaar geduurd. Al begin 1992 vroeg de Stichting voor de Technische Wetenschappen (STW) Ligthart een voorstel in te dienen voor een internationaal onderzoeksinstituut met als kenmerk experimenteel onderzoek op het gebied van radar en telecommunicatie. Dit in het kader van landelijk beleid om enkele wetenschappelijke topinstituten op te richten die bedrijven zouden betrekken bij het stellen van prioriteiten voor het onderzoek, dat mede door de overheid wordt bekostigd.
Ligthart: ,,De TU Delft leek zeer geschikt voor een dergelijk instituut, omdat het de enige universiteit in Europa is met een operationele radar. Er staat voor tien miljoen aan infrastructuur op het dak van Elektrotechniek.” Eind 1992 lanceerde Ligthart in zijn intreerede voor het eerst zijn ideeën over IRCTR.
Ligthart: ,,De reacties op de faculteit waren lauw en ik ging in 1992 op vakantie in de veronderstelling dat het allemaal niet doorging. Maar zodra toenmalig collegevoorzitter Boerman van de plannen hoorde, vroeg hij me terug te komen van vakantie om nog binnen een week een voorstel in te dienen bij het ministerie van Onderwijs. Het bleek te kort dag en het voorstel haalde het niet, maar twee jaar later wel.”
Mei 1994 werd IRCTR door het ministerie van Onderwijs erkend en januari 1996 volgde de subsidie van 8,7 miljoen gulden. In de toekomst zal de eerste-geldstroomformatie, gerecruteerd uit de universiteit, bestaan uit zo’n veertig man. ,,Goed voor circa 25 fte (fulltime equivalent ofwel voltijdsbanen, red.), inclusief aio’s. Als medewerker op een universiteit heeft bijna iedereen ook zijn onderwijstaken, vandaar dat slechts weinigen fulltime voor IRCTR werken”, zegt Ligthart. ,,De aio’s die aan onze projecten werken vallen niet volledig onder IRCTR omdat het instituut geen onderwijs verzorgt.”
Uiteraard wil het instituut publiceren over het onderzoek dat er plaatsvindt, maar Ligthart heeft niet het idee dat dat bedrijven ervan zal weerhouden bij IRCTR aan te sluiten en hun expertise beschikbaar te stellen. ,,Met één publicatie in de hand bouw je nog geen radar.”
,,Mensen vragen me ook wel eens hoe het zit met de waardevrijheid van het onderzoek aan de universiteit. Mijn antwoord luidt: ,,Grensverleggend, door een board geïnitieerd onderzoek is niet alleen voor bedrijven van belang, maar vanuit wetenschappelijk oogpunt ook een universitaire uitdaging. En wat betreft de bedrijven: wij zitten aan hetfront, bedrijven kunnen niet om ons heen.”
Miniaturisatie: de sleutel in de wereld van antennes
In de toekomst worden hoogstwaarschijnlijk stukken minder paaltjes het slachtoffer van achteruitrijdende automobilisten. In de VS start binnenkort een test met auto’s, die zijn uitgerust met mini-antennes op de bumper. Deze slaan alarm zodra de auto te dicht in de buurt komt van een ander object.
,,Miniaturisatie, dat is het sleutelwoord in de antennewereld”, zegt prof.dr.ir. L.P. Ligthart, ad-interim sectorhoofd antennes en propagatie. Antennes zorgen voor de overdracht van elektromagnetische golven (ook wel radiogolven genoemd) van A naar B. Een antenne kan zowel versturen als ontvangen. Ze vormt de overgang tussen de zender/ontvanger en de vrije ruimte. Antennes zijn er in allerlei soorten en maten: zoals vlakke plaatjes, draadjes en schotels. Maar de toekomst is voor de miniatuuruitvoering.
Miniaturisatie van antennes werd mogelijk dankzij het gebruik van hogere frequenties, het beschikbaar komen van goedkopere materialen (een soort plastic vervangt het dure galliumarseen) en het integreren van de elektronica in en rondom de antenne.
Daarnaast is er nóg een trend waar te nemen in de antennewereld. Steeds vaker gebruikt men meerdere simpele antennes om toch heel precieze metingen te doen. Doordat processing van de signalen afkomstig van meerdere antennes steeds meer mogelijkheden biedt, heeft deze techniek zijn opmars kunnen maken. Een voorbeeld van antenne-processing is de onderdrukking van ongewenste signalen die leiden tot storingen als gevolg van vermenging van de radiogolven, interferentie.
Wat betreft propagatie, de voortplanting van het radiosignaal door een bepaald medium, doet de groep van Ligthart onderzoek aan de groundpenetrating radar, een radar die in de grond kan kijken. Vanuit de ministeries van Ontwikkelingssamenwerking, Defensie en Buitenlandse Zaken is veel belangstelling voor dit project omdat de grondradar bij uitstek geschikt is voor het opsporen van landmijnen.
Het project bevindt zich nog in de startfase. De toepassing vergt een zeer vernuftig antennesysteem; de elektromagnetische golven moeten zich zowel door de lucht als in de grond voortplanten. Bovendien moet de antenne uiteindelijk vanuit een helicopter of vliegtuig zijn werk kunnen doen. Ligthart: ,,We zijn heel blij dat het ijzeren gordijn weg is, want met name in Rusland zit veel van oorsprong militaire kennis op het gebied van radar.”
Kennis over antennes ligt aan de basis van het onderzoek bij IRCTR. Antennes maken deel uit van radars. Radars worden weer gebruikt voor remote sensing doeleinden en draadloze communicatie. Het onderzoeksinstituut beperkt zich tot het ontwikkelen van antennes die leiden tot nieuwe antennesystemen, die bruikbaar zijn voor één van deze drie onderzoeksgebieden.
Ligthart zoekt een nieuw sectorhoofd antennes en propagatie, omdat hij zijn handen vol heeft aan de directeursjob van IRCTR. ,,Met pijn in het hart, want antennes doen mijn hartnog steeds sneller kloppen. Maar ik geloof in IRCTR en ik wil er ook voor zorgen dat het instituut als geheel gaat werken.”
De meeste regen komt nooit op aarde aan
Aan de ene kant houdt bewolking warmte van de zon tegen, maar tegelijkertijd kunnen wolken ook warmte van de aarde vasthouden. Die balans kan worden verstoord door het broeikaseffect. Immers een warmere wereld maakt meer wolken. Maar hoe die balans precies verstoord wordt is niet precies bekend.
Om mogelijk een antwoord op die vraag te krijgen wordt momenteel allerlei apparatuur op het dak van Elektro aangesleept. Deze dient ter ondersteuning van een grote meetcampagne die 15 april van start gaat. Dr.ir. H.W.J. Russchenberg, sectorhoofd remote sensing: ,,Het gaat om een gezamenlijk initiatief van IRCTR, het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne en het Energieonderzoek Centrum Nederland.”
De radars op het dak van Elektro spelen daarin een centrale rol. Eén van de twee heeft allerlei trucs om veel over de inhoud van wolken te weten te komen. Zo is hij in staat aan de hand van de terugkerende signalen (reflectie) te analyseren welk type deeltjes er op welke plaats in de wolken zitten: hele fijne wolkendeeltjes, de grotere regendruppels, ijs of sneeuwdeeltjes. Elk type deeltje geeft een karakteristieke reflectie.
De radar kan ook de snelheid bepalen waarmee de deeltjes omhoog of omlaag bewegen. Dat doet hij door meting van het Doppler-effect, bekend van het toonhoogteverschil in het geluid van aankomende en wegrijdende treinen. Vallende druppels doen de frequentie van de elektromagnetische golven veranderen.
Ten slotte weet de radar ook de vorm van deeltjes te bepalen. Dat gebeurt met gepolariseerde golven. De grootte van een deeltje in een bepaalde polarisatierichting bepaalt de reflectie in die richting. Grotere druppels zijn platter. Hoe platter een deeltje, hoe meer reflectie.
Russchenberg: ,,Deze campagne wordt gevolgd door twee meetsessies in augustus en november. Ons aandeel is vooral om te bepalen welke fysische parameters een rol spelen in dit proces, zoals bijvoorbeeld druppelgrootte en waterinhoud van wolken. En ook hoe die parameters uit de meetdata te halen zijn. Anderen houden zich bezig met de toepassing van de resultaten in bijvoorbeeld klimaatmodellen of bij de invloed van de atmosfeer op satellietsignalen.”
Op het dak staat nog een tweede radar. Deze is minder nauwkeurig maar tuurt wel 24 uur per dag, zeven dagen per week, de horizon af en registreert de bewolking die zich in een straal van vijftien kilometer om Elektro bevindt. Russchenberg: ,,Dat levert informatie die hydrologen meer inzicht geeft in de waterhuishouding. Wanneer men weet hoeveel regen er gevallen is in een bepaald gebied, kun je zien hoelang het duurt eer dit water in de rivieren terecht komt. Dat maakt beter waterbeheer mogelijk. Bijvoorbeeld het op tijdopenen van sluizen.” Overigens komt de meeste regen en sneeuw nooit aan op aarde, maar verdampt weer voordat ze de grond bereikt.
Remote sensing, kijken op afstand, kan niet alleen omhoog maar ook omlaag. Vanuit de satellieten bijvoorbeeld maar ook vanuit vliegtuigen. IRCTR en andere instituten overleggen op dit moment over onderzoek naar remote sensing van verschillende soorten landbouw en natuurlijke gewassen vanuit een meetmast of vliegtuig.
Draadloos communiceren in de Global Village
Een draadloze pc maakt werken comfortabeler. Geen gevechten meer met dure kabels, overal je eigen pc kunnen gebruiken en het werk hoeft nooit meer stil te liggen bij een herinrichting van het kantoor.
Volgens prof.dr. R. Prasad van de vakgroep telecommunicatie en verkeersbegeleidingssystemen, tevens sectorhoofd transmissie bij IRCTR, bespaart draadloze multimediale communicatie een bedrijf twintig procent op de kosten van onderhoud van het gebouw en het netwerk.
In de pc wordt een miniatuur antenne geplaatst. Deze communiceert met antennes in het plafond. Aan elke verzonden boodschap zit een code die bij die pc hoort zodat het centrale werkstation van dat gebouw weet welke computer boodschappen doorgeeft.
Deze inhuis-communicatie heeft zijn specifieke problematiek. ,,Zo moet gekeken worden wat het effect is van ‘shadowing‘. Een voorbij lopende secretaresse die de baan van de radiogolven naar de antenne in het plafond doorkruist, mag geen storing in de communicatie veroorzaken. We willen het gedrag van radiogolven in dergelijke gevallen modelleren.”
Het beoogde model moet echter meer omvatten. Het moet de voortplanting van radiogolven beschrijven zowel in een gebouw als daar buiten. Uiteindelijk moet het model leiden tot de ontwikkeling van een prototype ‘Global Village‘. Dat wil zeggen een draadloos communicatienetwerk waarin eenieder altijd bereikbaar is, waar ook ter wereld.
Dat betekent bijvoorbeeld dat de antenne in het plafond van het kantoor in verbinding moet staan met een centraal basisstation in het gebouw. Dat communiceert weer draadloos met een antenne in dezelfde wijk, en via deze antenne naar een centrale in de stad. Die staat op zijn beurt in verbinding met een satelliet die de rest van de wereld kan bereiken.
Prasad: ,,Een groot probleem dat nog opgelost moet worden is hoe je omgaat met interferentie, het storen door andere golven.” Er is maar een beperkt aantal golflengtes beschikbaar. Veel minder dan het aantal potentiële gebruikers van draadloze communicatiemiddelen. Dat betekent dat golflengtes hergebruikt moeten worden.
,,Dat kan als je ervoor zorgt dat boodschappen van gelijke golflengte geografisch ver genoeg uit elkaar liggen”, weet Prasad. De Groningse draadloze telefonist zal geen last hebben van een Amsterdamse draadloze Internetter die op dezelfde golflengte zit.
De wereld moet dus opgedeeld worden in cellen. De grootte van die cellen hangt af van het aantal gebruikers. Prasad:,,Wereldwijd wordt veel onderzoek gedaan aan een universeel draadloos communicatiesysteem. De TU Delft, waaronder het IRCTR, werkt hierin samen met andere partners in de Europese Unie. De inzet is om na het jaar 2002 met 155 megabits per seconde te kunnen communiceren.”
Voor het zover is moet nog veel onderzoek verricht worden, maar de glasvezel tot aan de huisdeur zal wat Prasad betreft in elk geval niet nodig zijn. ,,Als er echter erg veel gebruikers komen, kan de glasvezel mogelijk wel dienen als een ruggegraat voor de ‘Global Village‘.”
Anti-botsingsradar voor de Rotterdamse haven
Het opsporen van lekkages in rioleringen, stoffelijke overschotten, kabels onder de grond, kwelwater in dijken en in de grond verborgen landmijnen, dat wordt allemaal mogelijk als de groundpenetrating-radar operationeel is.
,,Technisch gezien staat deze radar nog in de kinderschoenen”, zegt prof.ir. P. van Genderen, sectorhoofd radar van IRCTR. Zijn groep houdt zich bezig met het ontwerpen van het complete radarsysteem.
Bij radarontwerpen wordt steeds meer gebruik gemaakt van multi-beam oplossingen. Dat wil zeggen dat de antenne in verschillende richtingen uitzendt. Op dit moment is bijvoorbeeld een ontwerp in studie van een anti-botsingsradar voor het transporteren van containers in overslagterminals in de haven van Rotterdam.
Deze collision avoidance-radar, die ingebouwd zit in de bumpers van de onbemande voertuigen, werkt met vijf kleine goedkope antennes die multi-beam uitzenden. Samen geven deze antennes een nauwkeurig twee-dimensionaal beeld van de objecten die het voertuig op zijn route tegenkomt. De radargroep bekeek hoe de zendende en ontvangende antennes het beste ten opzichte van elkaar geplaatst kunnen worden.
De sector radar doet ook onderzoek op het gebied van radarcommunicatie tussen vliegtuigen en de grond. Op dit moment is er slechts weinig informatie die onafhankelijk van de piloot de verkeersleiding bereikt. Volgens Van Genderen is er alle reden om een onafhankelijk waarnemingssysteem te ontwikkelen, zodat de verkeersleiding niet meer overgeleverd is aan de welwillendheid van de bemanning.
Dat kan door het plaatsen van een netwerk van antennebakens op de grond. Deze bakens vragen, om de zoveel tijd, aan vliegtuigen in hun gebied om zich te melden. Vervolgens vindt data-overdracht plaats van het vliegtuig naar de grond; het gaat bijvoorbeeld om informatie over bijgestelde vliegplannen. Door de bakens onderling en met de verkeersleiding met kabels te verbinden, weet men precies waar vliegtuigen zich bevinden en wat ze van plan zijn.
Van Genderen vindt deze oplossing vooral geschikt omdat het weinig extra kosten geeft aan vliegtuigapparatuur. ,,De meeste vliegtuigradars zijn al in staat dit type data te verzenden. Met name voor vrije-tijdsvliegers is het kostenaspect belangrijk.” Binnenkort gaat een tweede aio aan de slag op dit onderzoek.
Het vliegverkeer heeft nog meer baat bij goede radarsystemenop luchthavens. De detectie van zeer sterke neerwaartse luchtstromen, microbursts, die een bedreiging vormen voor vliegtuigen in de landingsfase, is van groot belang. Atmosfeerradars signaleren de condities waaronder microbursts zich ontwikkelen en kunnen piloten tijdig waarschuwen.
De radargroep is bezig met de ontwikkeling van de verplaatsbare atmosfeerradar. Deze radar maakt atmosfeeronderzoek op elke gewenste plaats mogelijk. Van Genderen: ,,Dan zitten we niet meer zo vast aan de radar op het dak van Elektro. Die is beperkt tot het observeren van de atmosfeer in een straal van vijftien kilometer.”
Van Genderen: ,,De groundpenetrating-radar staat nog in de kinderschoenen”
Do you have a question or comment about this article?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.