Realzeitmessung

Realzeitmessung bezeichnet die Erfassung und Verarbeitung von Messsignalen mit festgelegten, meist sehr geringen Verzögerungsanforderungen. Sie zielt darauf ab, Ergebnisse innerhalb eines vorher definierten Zeitfensters bereitzustellen und oft deterministische Abfolgen von Messwerten zu gewährleisten. Realzeitmessung unterscheidet sich von herkömmlicher Datenerfassung vor allem durch die vorgeschriebene zeitliche Prädizierbarkeit der Abbildung und Verarbeitung.

Wichtige Begriffe sind Latenz, Jitter, Abtastrate, Zeitstempel und Determinismus. In harter Realzeit muss eine Abgabe innerhalb einer festen Frist garantiert werden; in weicher Realzeit sind Fristen zwar wünschenswert, können aber gelegentlich verfehlt werden. Realzeitmesssysteme nutzen typischerweise RTOS, deterministische Kommunikations- und Rechenketten, Edge-Computing sowie zeitstempelte Daten.

Aufbau und Datenfluss: Sensoren erfassen Größen, die Messdaten werden über eine Datenerfassungseinheit oder Kommunikationsschnittstellen übertragen, zeitstempelt, ggf. vorverarbeitet, dann in Echtzeit oder nahezu Echtzeit verarbeitet und zur Anzeige, Regelung oder Archivierung weitergeleitet. Die Synchronisation von Uhren mittels Protokollen wie PTP (IEEE 1588) oder NTP ist wichtig, um konsistente Zeitstempel zu gewährleisten.

Anwendungsgebiete umfassen die Automatisierungstechnik, Prozessleittechnik, Energieversorgung, Robotik, Fahrzeug- und Medizintechnik, Umwelt- und Verkehrsmonitoring sowie Finanz- oder Telemetriesysteme, in denen zeitkritische Reaktionen erforderlich sind.

Herausforderungen bestehen in der Latenz- und Jitterkontrolle, Zuverlässigkeit der Datenübertragung, Kalibrierung und Messunsicherheit, Systemkomplexität, Sicherheit sowie der Einhaltung relevanter Normen und Standards.