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Kerngebiete

Hochauflösendes Radar

TerraSAR-Satellit wird in einer Höhe von ca. 514 km mit einer Orbitwiederholungszeit von 11 Tagen eingesetzt. TerraSAR TerraSAR-X ist der erste deutsche operationelle Radar-Satellit für wissenschaftliche und kommerzielle Anwendungen. Er wurde in enger Kooperation zwischen DLR und Astrium im Rahmen einer Private Public Partnership entwickelt und ab Januar 2008 operationell in Betrieb genommen. Er basiert auf einem Technologie-Demonstrator für Phased Array-Antennen sowie auf den Erfahrungen der SAR-Mission SIR-C/X-SAR und SRTM, die in den Jahren 1994 bzw. 2000 zusammen mit NASA/JPL erfolgreich durchgeführt wurden. Die Arbeiten im Institut konzentrieren sich auf die fachliche Unterstützung des Projekts mit dem Teilprojekt Systemtechnik und Kalibrierung. Wesentliche Aufgaben dabei sind die Systemanalyse des Instruments, die Sicherstellung der Leistungsfähigkeit, Begleitung der Systementwicklung bei der Industrie und Abnahme des SAR-Instruments, Konzeption und Durchführung des Radarbetriebs, Entwicklung des Prozessierungsverfahrens im Spotlight-Modus sowie die interne und externe Kalibrierung des SAR-Instruments. TerraSAR-X wird zusammen mit künftigen nationalen und internationalen Satelliten in anderen Frequenzbändern ein Netzwerk zur Versorgung mit Radarfernerkundungsdaten bilden. Die SAR-Daten und Informationsprodukte werden privatwirtschaftlich über InfoTerra vertrieben. Den wissenschaftlichen Vertrieb wird das DLR übernehmen.

SAR-Lupe und RSE Die grundlegenden Ziele und Aktivitäten innerhalb des Projektes Sicherheitsrelevante Erdbeobachtung (RSE) sind: Satelliten- und systemtechnische Untersuchungen zu kostengünstigen Radarsatelliten; Entwicklung eines Missions- und Satellitensimulators; Entwicklung eines Performance Estimators zum Entwurf, Analyse und Optimierung neuartiger SAR-Systeme für höchste Auflösung (Stripmap, Spotlight-, Interferometrie-Mode); Ausbau des drei-dimensionalen SAR-System- und Zielsimulators (SAR End-to-End Simulator SETES) für Systeme mit höchster Auflösung; Aufbau eines vollpolarimetrischen SAR-Systems am Boden (MobiSAR) mit höchster Auflösung im X-Band; vollpolarimetrischer Ausbau des Radars für Turmdrehstandmessungen; Auswertung des RTO-SET (TG24)–Experiments bei SRTM; Numerische Simulation von Radarsignaturen und deren experimentelle Verifizierung für Tarnzwecke; Detektion von Anti-Personenminen und Minenfeldern von luft- und raumgestützten Sensoren; Beratung des BMVg/BWB im Hinblick auf raum- und luftgestützte Aufklärung; Teilnahme an den Technologieprogrammen EUCLID, RTO-SET (TG24) sowie an MOU´s und DEA´s.Im BMVg-Projekt Radarsatellitensystem Hoher Auflösung (SAR-Lupe) führt die Abteilung Aufklärung und Sicherheit laufend wissenschaftlich-technische Unterstützungsleistungen durch, insbesondere bei den Hauptmeilensteinen und bei der Einsatzprüfung auf folgenden Gebieten: Raumsegment, Missionsanlysen und -simulation, SAR Performance, SAR End-to-End Simulation, SAR-Prozessierung und Signaturuntersuchungen.

Beispiel von passiven Empfängern zur Kalibrierung von SAR-Systemen Sensor-Kalibrierung, Validierung und Analyse Die Qualität und Zuverlässigkeit von abbildenden Radarsensoren (SAR) hängen wesentlich von der Fähigkeit ab, die Funktionen des Radars und die Eigenschaften der Datenprodukte zu überwachen und ggf. zu korrigieren. Zu diesem Zweck werden Hardware- und Software-Werkzeuge zur Kalibrierung, Validierung und Analyse entwickelt und gepflegt, die sowohl für flugzeug- als auch für satellitengetragene Sensoren in den gängigen Frequenzbändern L, C und X eingesetzt werden. Auf dem Kalibrierfeld mit einer Ausdehnung von ca. 400 km Umkreis werden alle wesentlichen Messungen für eine präzise Kalibrierung des Radarsensors durchgeführt. Es wurde erfolgreich für die Kalibrierung der interferometrischen SAR-Sensoren der SRTM-Mission eingesetzt, wobei die Diagramme der SRTM-Antennen zwei-dimensional vermessen und die radiometrischen Konstanten sowie die Referenzphasen bestimmt wurden. Auch bemerkenswert sind die aktuellen Vorbereitungen für die ENVISAT-Mission; die Kalibrierung des ASAR-Sensors im ScanSAR-Modus und die Entwicklung von Analysewerkzeugen zur Verifizierung des Instruments bzw. zur Validierung der Produkte (SARCON) sind Voraussetzungen für eine erfolgreiche Inbetriebnahme des hochkomplexen Radars.

Das E-SAR wird auf einem Dornier 228 eingesetzt. Typische Flughöhe beträgt ca. 3500 m Flugzeuggetragenes SAR-System, E-SAR Das experimentelle Flugzeug-SAR-System, E-SAR arbeitet polarimetrisch in fünf Frequenzbändern (P-, L-, S-, C-,und X-Band) und ist in der Lage, hochauflösende SAR-Daten in innovativen Betriebsmodi wie z.B. der polarimetrische SAR-Interferometrie zu liefern. Dieses System dient zum einen der Erforschung neuer Technologien, Sensorkonzepte und Algorithmen. Zum anderen werden Meßkampagnen für verschiedene Nutzer aus Deutschland und Europa zur Erfliegung von SAR-Meßdaten hoher Qualität im Mikrowellenbereich bei Wellenlängen von 3 bis 70 cm durchgeführt. Das E-SAR-System ist im Schnitt über 100 Tage im Jahr im Einsatz und trägt erheblich zur Erwirtschaffung von Drittmitteln im Institut bei. E-SAR ist entscheidend eingebunden in die Entwicklung kommerziell nutzbarer Fernerkundungsprodukte. Diese Entwicklung findet zur Zeit im Vorfeld zukünftiger SAR-Satellitenprojekte (z.B. TerraSAR) in Europa statt. Die mit dem Flugzeug-SAR gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen über neue Technologien und damit verbundene Anwendungen stellen einen wesentlichen Beitrag zur Planung zukünftiger Satellitenmissionen (SRTM, TerraSAR und nachfolgende, wie z.B. Cartwheel, Mikrosatelliten) dar. Aufgrund der steigenden Anforderung an die Datenqualität und dem Bedürfnis nach mehr Informationen aus den SAR-Daten wurde das Konzept des Nachfolgesystems F-SAR entwickelt. F-SAR wird E-SAR in 2006 ablösen.

Geokodiertes X-Band SAR-Bild des E-SAR Systems des Flugplatzes in Oberpfaffenhofen. Das mit der SAR-Interferometrie ermittelte Digitale Geländemodell ist in Farbe kodiert (ca. 40 m Variation) Neues Flugzeug-SAR-System, F-SAR Ein neu zu entwickelndes Flugzeug-SAR-System der neuesten Generation soll ab 2006 das bisherige experimentelle Instument E-SAR ablösen und den künftigen Bedarf an hochauflösenden, interferometrischen und polarimetrischen Multifrequenz-SAR-Daten von Kunden aus Industrie, Wissenschaft und Behörden decken. Das F-SAR-System unterscheidet sich im wesentlichen Punkten vom E-SAR- durch den modularen Aufbau, den simultanen Betrieb in unterschiedlichen Betriebsmodi und Frequenzen, die genauere radiometrische Kalibrierung (besser als 1 dB), die höhere Auflösung (< 0,5 m) und Datenrate (320 Mbyte/s) sowie durch die Verwendung eines erweiterten CAN-Bus zur Echtzeit-Steuerung des gesamten Radarsystems. Durch das modulare Konzept wird die Implementierung von neuartigen Betriebsmodi wie die polarimetrische SAR-Interferometrie in einer Einpaß-Konfiguration möglich (derzeit nur durch zwei Überflüge zu realisieren). Ein Echtzeit-Navigationssystem wird die Einhaltung des nominellen Flugwegs mit 2 bis 5 Meter Genauigkeit sicherstellen. Zur Entwicklung eines marktgerechten Endproduktes bilden wissenschaftliche Kooperationen ein vielfältiges und internationales Forum sowohl im DLR, wie auch in Deutschland (Industrie, z.B. InfoTerra im Rahmen von ProSmart, MPI und Universitäten) in Europa (TNO, FOI, JRC, CESBIO/CNES, ONERA, ESA/ESTEC, InfoTerra UK, QinetiQ, Universität von Rennes) und in Übersee (ISRO/SAC-Indien, Naval Research Lab, MIT, NASA/JPL, INPE-Brasilien).