F-SAR – Das neue flugzeuggetragene SAR-System



F-SAR bezeichnet den Nachfolger des E-SAR-Systems. F-SAR befindet sich derzeit in einer Test- und Kalibrierungsphase. Ein Erstflug von F-SAR konnte am 9. November 2006 erfolgreich abgeschlossen werden. Die Neuentwicklung eines E-SAR-Nachfolgersystems ergab sich aus der hohen Nachfrage der E-SAR-Nutzer und -Kunden nach Daten, die gleichzeitig in verschiedenen Frequenzbändern akquiriert werden können und dem Anspruch nach höchster Auflösung genügen. F-SAR ist eine komplette Neuentwicklung, welche modernste Hardware nutzt - auch unter Einbeziehung kommerzieller Standardkomponenten.

Das F-SAR Konzept

  • Voll modulares System in X-, C-, S-, L- und P-Band.
  • Voll polarimetrisch in allen Trägerfrequenzen.
  • Polarimetrische Single-Pass Interferometrie in X- und S-Band.
  • Vier Aufzeichnungskanäle mit Datenraten von bis zu 2 Gbit/s pro Aufzeichnungseinheit.
  • Präzise interne Kalibrierung (relative Genauigkeit besser als 1 dB).
  • Voll umkonfigurierbare Betriebsmodi inklusive der Möglichkeit von Digital Beamforming on Receive.
  • Repeat-Pass Pol-InSAR als Standardmessmodus zur Sicherstellung einer Flexibilität in der Auswahl von Basislinien.

Künstlerische Darstellung: F-SAR im Messflug - Gleichzeitige Datenaufzeichnung einer Szene in X-, C-, L- und P-Band.

F-SAR Technische Parameter

. X C S L P
Trägerfrequenz [GHz] 9.60 5.30 3.25 1.325 0.35
Bandbreite [MHz] 800 400 300 150 100
PRF [kHz] 5 5 5 10 12
Leistung [kW] 2.50 2.20 2.20 0.70 0.70
Auflösung Range [m] 0.3 0.6 0.75 1.5 2.25
Auflösung Azimut [m] 0.2 0.3 0.35 0.4 1.5
Streifenbreite  [km] 12.5 (bei maximaler Bandbreite)
Abtastung

8 Bit real; 1Gsample/500Msamples wählbar; max Anzahl von Samples 64K pro Rangeline; 4 Aufzeichnungskanäle

Datenrate 247 MByte/s (maximal pro Aufzeichnungskanal)

Das Radarsystem ist für lokale Einfallswinkel von 25 bis 65 Grad (bezüglich flacher Erde) bei einer Flughöhe von 6000 m über Meeresspiegel konstruiert. Diese Höhe entspricht der maximalen Betriebshöhe der Do-228.

Ein Steuerrechner kontrolliert das Radar über CAN-Bus und Ethernet. Es gibt vier Betriebsmodi:

  • Systemkonfiguration,
  • Systemtest,
  • Interne Kalibrierung und
  • Radarbetrieb (Standardmodus)

Die nötige Zeitsynchronisation und die Erzeugung von Zeitsignalen geschieht im zentralen Taktsystem mit weniger als 6 Picosekunden Jitter und Flankenzeiten von weniger als 80 Picosekunden. Ein 50-MHz ultrastabiler Quartzoszillator dient als Referenz. Das IGI D-GPS/INS-basierte Präzisionsnavigationssystem liefert ein GPS-1PPS-Signal, das den Rohdatenheader mit einem regelmäßigen absoluten Zeitstempel versieht.

In seiner Grundkonfiguration arbeitet das Radar mit vier 1GSample-Analog-zu-Digital-Konvertern (ADCs). Das Taktsystem erlaubt zwei zusätzliche ADCs. Jede ADC-Einheit beinhaltet eine integrierte Rohdatenformatierung, so dass die Anzahl der Aufzeichnungskanäle bei Bedarf ohne Schwierigkeit erhöht werden kann. Über Lichtwellenleiter (LWL) sind Hochgeschwindigkeits-Aufzeichnungseinheiten angeschlossen. Eine zweite LWL-Verbindung führt von den ADCs zum Steuerrechner (Monitor-Bus) zur internen Kalibrierung und Systemüberwachung. Eine Quicklookverarbeitung der SAR-Daten wird mittels entsprechender Hardware und LWL-Verbindung umgesetzt werden. On- und/oder Offline-Verarbeitung der Daten ist möglich.

Das neue F-SAR Antennengestell montiert an der rechten Seite des Flugzeugs hinter dem Flügel. Es erlaubt die Unterbringung von 7 Antennen.
Trägerplattform und Antennengestell

Ebenso wie für E-SAR war die DLR-eigene Dornier Do228-212 die erste Wahl als Plattform für das neue System. Alternative Lösungen für ein passenderes Flugzeug in Sachen Reichweite und Flughöhe werden jedoch auch untersucht, um auch den Anforderungen künftiger Flugkampagnen und -Missionen gerecht werden zu können.

Ein neues Antennengestell ist in Entwicklung, welches die Montage von flachen Antennen an die Do-228 ermöglicht. In einer Mehrfrequenz-Konfiguration sind 7 rechts-schauende dual-polarisierte Antennen: X-Band (3), C-Band (1), S-Band (2) und L-Band (1) integriert. Die P-Band-Antenne ist wie schon bei E-SAR unter dem Cockpit montiert.

Der Vorteil des Antennengestells ist eine leichte Modifizierbarkeit der Antennenkonfiguration, ohne dass einzelne, aufwändige Zulassungsverfahren durchlaufen werden müssen.


Kontakt
Anton Nottensteiner
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
, SAR Technologie
Tel: +49 8153 28-2346

Fax: +49 8153 28-1449

E-Mail: Anton.Nottensteiner@dlr.de
Ralf Horn
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
, SAR Technologie
Tel: +49 8153 28-2384

Fax: +49 8153 28-1449

E-Mail: Ralf.Horn@dlr.de
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