Netzwerk für Blitze und Gewitter in Echtzeit
Projektbeschreibung

"Blitzortung.org" ist ein Netzwerk zur Ortung elektromagnetischer Signale in der Atmosphäre mit Hilfe von VLF Empfängern basierend auf der TOA (time of arrival) bzw. TOGA (time of group arrival) Methode. Wir sind eine Gemeinschaft von Stationsbetreibern, die ihre Daten zu den Rechenservern senden, Programmierern, die Algorithmen zur Positionsberechnung oder Visualisierung entwickeln und/oder implementieren, Elektronikern, die kontinuierlich die eingesetzten Detektoren verbessern, sowie freiwilligen Helfern, ohne die das Netzwerk so nicht existieren würde. Alle mitwirkenden Personen sind freiwillig tätig. Es gibt keine Teilnahmegebühren, keine Geschäftsbedingungen und keine Verträge. Wenn eine teilnehmende Station für längere Zeit keine Daten mehr sendet, so erlischt für den Teilnehmer der Zugang zu den Rohdaten.

Das Netzwerk besteht über 500 Empfangsstationen und einigen zentralen Rechenservern. Die Signalquellen, die wir orten, sind in der Regel Gewitterblitze. Die Abkürzung VLF (Very Low Frequency) bezeichnet den Frequenzbereich von 3 bis 30 kHz. Die Empfangsstationen zeichnen von jedem Signale etwa eine Millisekunde mit einer Abtastrate von über 500 kHz auf. Mit Hilfe von GPS Empfängern werden die Ankunftszeiten der Signale mikrosekundengenau registriert und über das Internet zu unserem zentralen Server gesendet. Mit diesen extrem genauen Signalaufzeichnungen und den geographischen Koordinaten der Stationsstandorte werden auf unserem zentralen Server die Positionen der Blitzentladungen berechnet.

Unser Ziel ist eine Ortung mit extrem vielen aber relativ preiswerten Empfangsstationen (maximal 300 Euro pro Empfangsstation). Die berechneten Positionen stehen allen Teilnehmern im Rohformat und auf speziellen Karten zur freien nicht kommerziellen Nutzung zur Verfügung. Zusätzlich werden auf unseren Webseiten die Orte der Entladungen in Echtzeit angezeigt. Je nach Auslastung unserer Server und je nach Signalaufkommen liegt die maximale Verzögerung zwischen 3 und 20 Sekunden.

Für die Aufzeichnung der Signale haben wir einen speziellen Detektor entwickelt. Dieser besteht aus mehreren Verstärkern und einem digitalen Teil zur Verarbeitung und Weiterleitung der Daten an unsere zentralen Rechenserver. Um die Kosten für potentielle Teilnehmer so gering wie möglich zu halten, sollten sich die Teilnehmer die benötigten Bauteile für eine Empfangsstation im Elektronikhandel selbst besorgen und den Detektor so weit wie möglich selbst zusammenbauen.

Die Interessengemeinschaft „Blitzortung.org“ richtet sich in erster Linie an Privatpersonen mit Interesse an Wetterkunde und Kompetenzen im Bereich Elektro- und Computertechnik. Für den Aufbau und den Betrieb eines Blitzdetektors ist ein Grundverständnis der verwendeten Empfangstechnik notwendig.

System Blue (Seit Herbst 2014)

Unser neustes Detektorsystem mit dem Namen "System Blue" soll das Detektorsystem mit dem Namen "System Red" ablösen. Der wesentliche Unterschied der beiden Systeme liegt im Zusammenbau. System Red ist ein Bausatz mit überwiegend bedrahteten Bauteilen. System Blue soll zum größten Teil bereits aufgebaut ausgeliefert werden und enthält daher überwiegend SMD Bauteile. Zusätzlich wurde das Verstärker- und das Filtersystem als auch der digitale Teil verändert. System Blue soll zusätzlich durch seine Abmessungen und der Anordnung der Anschlüsse auf der Platine für den Einbau in ein kompaktes Gehäuse vorbereitet sein. Für eine detaillierte vollständige Spezifikationen des Systems ist es jedoch noch zu früh, da die integrierten Einheiten sich noch ändern werden. Vermutlich werden wir mit einer minimalen Basisversion starten, die sich gerade im Testbetrieb befindet. Im Laufe der Zeit wird das System dann mit zusätzlichen Komponenten erweitert bzw. den neu erworbenen Erkenntnissen angepasst.

Den aktuellen Entwicklungs- und Bestellstatus für System Blue finden Sie im Forum.

Wenn Sie über neue Hardware informiert werden möchten oder wenn Sie denken, dass Ihr Standort für unser Netzwerk besonders interessant ist, dann hinterlassen Sie bitte ihre E-Mail Adresse.
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System RED (Frühjahr 2012 bis Herbst 2014)

Der wesentliche Fortschritt bei dem im Frühjahr 2014 eingeführten Detektorsystem mit dem Namen "System Red" war die huckepack aufgesetzte Kontroller Karte mit einem STM32 F4 Mikrocontroller. Damit konnte das System direkt an einen Router angeschlossen werden und ohne zusätzliches Tracker Programm auf einem Personal Computer arbeiten. Für das immer noch aktuelle Detektorsystem System Red liefern wir seit Herbst 2014 keine Bausätze mehr aus, da die Betreuung der Teilnehmer beim Aufbau des Systems zu zeitaufwendig für uns war. Wir geben Bausätze für System Red nur noch in Ausnahmefällen ab, wenn es um interessante Standort geht und die Teilnehmer ausreichend Erfahrung mit dem Aufbau elektronischer Gerate haben.

System GREEN (bis Frühjahr 2014)
Das Detektorsystem mit dem Namen "System Green" war unser erstes Detektorsystem, dass auf einer Zeitmessung basierte. Anfänglich wurde lediglich der Zeitpunkt berechnet, an dem das Signal einen vorgegebenen Schwellwert überschritt. Aus den Zählerwerten des Mikrokontrollers konnte ein Zeitstempel mit einer Genauigkeit von einer Mikrosekunde berechnet werden. Dieser mikrosekundengenaue Zeitstempel wurde mit Hilfe eines Tracker-Programms an unsere Server geschickt. Dazu war ein Personal Computer notwendig, der ständig in Betrieb sein musste. Später wurden A/D-Wandler eingesetzt mit deren Hilfe zuerst 128 und später dann 256 Signalwerte nach der Schwellwertüberschreitung abgetastet und an die Server übertragen wurden. In der letzten Version „PCB 6.7 / PCB 6.8 “ wurde die serielle RS-232 Schnittstelle zum PC durch eine USB Schnittstelle ersetzt. End 2015 waren noch etwa 30% unserer aktiven Stationen vom Typ System Green.
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