Schiffsbeobachtung aus der Luft

Die Dornier 228: ein zweimotoriges turbinengetriebenes Propellerflugzeug

Freitag, 2. Dezember 2016

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  • Die Dornier 228: ein zweimotoriges turbinengetriebenes Propellerflugzeug
    Die Dornier 228: ein zweimotoriges turbinengetriebenes Propellerflugzeug

    Dornier DO 228-212 mit seitlich am Flugzeugrumpf montiertem F-SAR-Antennenträger, der die für die Messungen erforderlichen Radarantennen enthält.

  • Durchgeführte Experimente mit der BPoI (Bundespolizei) See
    Durchgeführte Experimente mit der BPoI (Bundespolizei) See

    Das Polizeischiff BP 24 Bad Bramstedt ist zwischen vorgegebene Wegpunkten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten hin- und hergefahren und wurde von F-SAR dabei aus unterschiedlichen Richtungen beobachtet.

  • X%2dBand%2dRadarbilder und Archivfoto des Polizeischiffs BP 24 Bad Bramstedt
    X-Band-Radarbilder und Archivfoto des Polizeischiffs BP 24 Bad Bramstedt

    Das Polizeischiff bewegte sich während der Radaraufnahme mit einer Geschwindigkeit von 14,9 Knoten (= 29 km/h). (Oben links: stark verschmiertes Schiff nach konventioneller Radarprozessierung; oben rechts: allererstes Ergebnis mit einem neuen, noch nicht optimierten Prozessierungsalgorithmus; unten: Archivfoto der BP 24 Bad Bramstedt). Der neue Prozessierungsalgorithmus kompensiert die linearen Bewegungskomponenten und liefert so eine schärfere Schiffsabbildung. In einer weiteren Entwicklungsstufe werden auch die Drehbewegungen des Schiffes berücksichtigt, um die Abbildungsqualität weiter zu verbessern.

  • Radarbild von Cuxhaven
    Radarbild von Cuxhaven

    Georeferenziertes, vollpolarimetrisches X-Band-Radarbild von Cuxhaven, dargestellt in Google Earth

  • X%2dBand%2dRadarbild
    X-Band-Radarbild im Vergleich zum optischen Bild

    Vergleich des vollpolarimetrischen X-Band-Radarbilds von Cuxhaven (oben) mit der optischen, nicht aktuellen Aufnahme aus Google Earth (unten)

Im Rahmen des Projekts "Flugzeuggetragenes Mehrkanal-Radarsystem für die Maritime Sicherheit“ hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Juni 2016 eine Flugkampagne in der Nordsee durchgeführt. Dabei kamen das flugzeuggetragene Radarsystem F-SAR des DLR-Instituts für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme und das Schiff BP 24 "Bad Bramstedt“ der Bundespolizei See zum Einsatz. Bei der Flugkampagne wurden Radardaten des kontrolliert fahrenden Polizeischiffs aufgezeichnet, dass sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Fahrtrichtungen bewegte. "Wir konnten mehr als ein Terabyte Radardaten aufzeichnen“, erläutert Stefan Baumgartner vom DLR. "In Kombination mit dem GPS-Track des Polizeischiffs haben wir nun eine Datenkombination, mit der wir neue echtzeitfähige Radarsignal-Verarbeitungsalgorithmen im Bereich der "Maritimen Sicherheit“ entwickeln und evaluieren können.“

Datensätze für eine größere Genauigkeit

Die Daten, die die Wissenschaftler während der Kampagne aufzeichneten, sind eine wichtige Basis für diese Aufgabe: Durch die Kreisflüge in einer Höhe von knapp 6000 Metern konnte das Schiff mehrere Minuten lang ununterbrochen mit dem Radar beobachtet werden - ein großer Vorteil gegenüber geradliniger Flugpfade und auch gegenüber Radarsatelliten, die nur eine kurze Momentaufnahme mit einer Beobachtungsdauer im Sekundenbereich erlauben. Mit dem flugzeuggestützten Radar bildeten die Wissenschaftler während der Flugkampagne über der Nordsee auch den erweiterten Hafenbereich von Cuxhaven ab, an dem dicht befahrene Schifffahrtsrouten vorbeiführen. Dabei identifizierten sie einzelne Schiffe und glichen diese Informationen mit den aktuellen AIS-(Automatic Identification Signal)-Daten ab, die von den Schiffen gesendet werden. Alle Datensätze werden nun kombiniert und miteinander abgeglichen, um für die Auswertung von flugzeuggestützten Radardaten in Zukunft eine optimierte, genauere Verarbeitungsmethode zu erstellen.

Maritimes Lagebild der Zukunft

"Bei den bisher verwendeten Radarsignal-Verarbeitungsalgorithmen erscheinen fahrende Schiffe aufgrund des Doppler-Effekts mitunter stark verschmiert und bis zu mehreren hundert Metern versetzt von deren tatsächlicher Position im Radarbild“, sagt DLR-Projektleiter Stefan Baumgartner. Mit neuen Algorithmen, die mit den Daten der Flugkampagne entwickelt werden, können die ursprünglich verschmierten Schiffe schärfer abgebildet und auch deren tatsächliche geografische Positionen genauer bestimmt werden. Durch Kreisflüge und innovative Prozessierungsmethoden können die Schiffe mehrere Minuten bis zu einigen Stunden lang über einen Winkelbereich von 360° beobachtet und hochauflösend abgebildet werden. Dies wird zukünftig die Identifikation von Schiffen erleichtern und zu einem verbesserten "Maritimen Lagebild“ führen.

Sicherheitsforschung

In der Sicherheitsforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt werden die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten mit verteidigungs- und sicherheitsrelevantem Bezug in Abstimmung mit den Partnern in Staat, Wissenschaft, Industrie und internationalen Organisationen geplant und gesteuert. Der Querschnittsbereich Sicherheitsforschung verknüpft dabei die Kernkompetenzen aus den etablierten DLR-Programmen der Luftfahrt, Raumfahrt, Energie und des Verkehrs. Insgesamt mehr als zwanzig DLR-Institute und - Einrichtungen liefern im Rahmen ihrer sicherheitsrelevanten Arbeiten Beiträge zur Entwicklung, Erprobung und Bewertung von Technologien, Systemen und Konzepten sowie zur Analyse- und Bewertungsfähigkeit hinsichtlich sicherheitsrelevanter Anwendungen.

Zuletzt geändert am:
02.12.2016 14:09:12 Uhr

Kontakte

 

Dr. Dennis Göge
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Programmkoordinator Sicherheitsforschung

Tel.: +49 2203 601-4031
Dr. Stefan Baumgartner
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme

Tel.: +49 8153 28-2321