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Abteilung Satelliten-SAR-Systeme (Dr. Manfred Zink)

Die Abteilung Satelliten-SAR-Systeme befasst sich mit der Erforschung von weltraumgestützten SAR-Systemen und der Entwicklung und dem Betrieb von SAR-Missionen.

Derartige SAR-Systeme liefern Daten in einem oder mehreren Frequenzbändern mit polarimetrischer und/oder interferometrischer Information die zu hochaufgelösten Radarbildern, zu Digitalen Höhenmodellen, zur Erfassung von Bewegtzielen oder zur Extraktion von geophysikalischen Parametern herangezogen werden.

Die Abteilung hat SAR und Raumfahrtexpertise, welche durch die Beteiligung an drei Space Shuttle Missionen (SIR-C/X-SAR und SRTM), an der ENVISAT Mission der ESA, am TerraSAR-X & TanDEM-X Projekt sowie an mehreren Studien für weltraumgestützte SAR-Systeme aufgebaut wurde.

Das Kompetenzspektrum reicht vom „SAR System Engineering“ über die „End-to-End SAR System Performance Analysis“, die SAR-Prozessierung und Kalibrierung bis hin zur Algorithmenentwicklung, zum SAR Instrumentenbetrieb und zur Missionsplanung.

Forschungs- und Projektgruppen

TanDEM-X (Dipl.-Ing. Daniel Schulze)

In der Projektgruppe TanDEM-X sind die Leitung des Teilprojekts Systemtechnik und Kalibrierung und die Beiträge des Instituts zum Aufbau des TerraSAR-X/TanDEM-X Bodensegments konzentriert. Neben der Expertise in der Entwicklung und im Betrieb von SAR-Systemen verfügt die Gruppe auch über umfangreiche Erfahrungen in der Missionsanalyse einschließlich der Simulation von Satellitenbahnen, der Analyse von Datenströmen und von Strategien zur Datenakquisition. Die Gruppe ist verantwortlich für die Entwicklung des erweiterten IOCS für TerraSAR-X und TanDEM-X. Diese Erweiterungen umfassen Softwaresysteme zur operationellen Planung sämtlicher TanDEM-X Akquisitionen, zur Erzeugung der Radarparameter und Kommandos als Teil des Missionsplanungssystems, zur Generierung der für die SAR-Prozessierung benötigten „Auxiliary Data“ sowie Werkzeuge für die Verifikation und Kalibrierung. Zur Unterstützung der Missions- und Bodensegmententwicklung werden umfangreiche Simulationsumgebungen für kritische Teilbereiche wie z.B. das Missionsplanungssystem und das Bodenstationsnetzwerk, das Synchronisationssystem oder die Mosaikierung und Kalibrierung der Höhenmodelle aufgebaut und gepflegt.

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Missions-Engineering (Markus Bachmann)

Die Fachgruppe Missions-Engineering befasst sich mit Aspekten, die für die Realisierung von Satelliten-SAR-Missionen mit Hinblick auf die Gesamtmission relevant sind. Dazu zählen die Ausarbeitung von Aufnahmeszenarien, die Analyse SAR-relevanter Fragestellungen und das Überwachung der wichtigsten SAR-Systemparameter. In der Planungsphase, bevor eine SAR-Mission beginnt, müssen Aufnahmekonzepte entwickelt werden. Dazu werden alle relevanten Parameter wie z. B. Aufnahmemodi und deren Datenraten, die Kapazität der Downlinks und aufzunehmende Gebiete zu einem schlüssigen Konzept verknüpft. Weiterhin fließen Orbitanalysen in die Konzepte mit ein, aus denen sich Orbitparameter und -szenarien ableiten. Während der Mission müssen die Aufnahmeszenarien den tatsächlichen bzw. aktuellen Anforderungen angepasst und für eine erfolgreiche Durchführung der Mission optimiert werden. Als weiteres Tätigkeitsfeld werden Langzeit-Analysen des SAR-Systems erstellt, um die Ziele der Gesamtmission zu beobachten und sicherzustellen. Regelmäßige Berichte über den aktuellen Status der relevanten Systemparameter geben Auskunft über den Zustand der Satelliten bzw. des gesamten Systems. Bei der aktuellen Mission TanDEM-X liegt der Fokus in der dedizierten Planung der Aufnahmen für das globale Höhenmodell. Direkt damit verbunden muss die Helix-Formation optimiert werden, in der die beiden Satelliten fliegen. Um die Qualität der Aufnahmen zu überwachen, werden globale Karten erstellt und die relevanten interferometrischen Parameter analysiert. Diese fließen dann wiederum in die Aufnahmeplanung mit ein.

TerraSAR-X/TanDEM-X Mission Manager (Dr. Stefan Buckreuß)

Der Mission Manager steht in der Verantwortung, das Erreichen der TerraSAR-X /TanDEM-X Missionsziele, durch die paritätische Versorgung von wissenschaftlichen und kommerziellen Kunden mit Fernerkundungsdaten, sicherzustellen. Er ist verantwortlich für den Betrieb und die Koordination der Nutzung der TerraSAR-X/TanDEM-X Mission in Sinne der Public Private Partnership. Das Aufgabenspektrum umfasst die Überwachung und Koordination sämtlicher Satellitenaktivitäten einschließlich des Betriebs der SAR-Instrumente und der Schnittstellen zu den Sekundärnutzlasten. Im Falle von Anomalien oder Notfällen muss der Mission Manager Maßnahmen, die über den nominalen Satellitenbetrieb hinausgehen, genehmigen. In der Rolle als Leiter des TerraSAR-X/TanDEM-X Mission Boards hat er die Autorität zur Konfliktlösung und hat die Umsetzung der Beschlüsse des Mission Boards im Bodensegment zu überwachen. Zudem überwacht er die Integration und Konfiguration des Bodensegments auch hinsichtlich der Erweiterungen, die für den künftigen Betrieb von TanDEM-X vorzunehmen sind. Regelmäßig muss der Mission Manager an den Gemeinsamen Ausschuss und die Projektleitung der TerraSAR-X/TanDEM Mission berichten.

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System Performance (Benjamin Bräutigam)

Die Fachgruppe „System Performance“ deckt wichtige Systemaspekte in der Satellitenentwicklung sowie in der Untersuchung der Qualitätsparameter von weltraumgestützten Radaraufnahmen ab. Als direkte Schnittstelle zu Industriepartnern aus der Raumfahrtbranche verfügt sie über detaillierte Kenntnisse in Design, Aufbau, Test und Abnahme von SAR-Systemen. Neben der unmittelbaren Begleitung der Satellitenintegration wird auch der Instrumentenbetrieb der Missionen TerraSAR-X und TanDEM-X unterstützt. Die Auslegung innovativer SAR-Systemkonzepte erfordert eine theoretische Berechnung und Optimierung der SAR Performance mittels bekannter Missions- und Instrumentparameter. Als Eingangswerte dienen zum Beispiel Antennencharakteristik, Rauschzahl, Orbitparameter oder die Radarpuls-Wiederholungsrate (PRF). Entsprechend den Systemanforderungen muss die Performance auf die gewünschte Bildqualität optimiert werden. Nach Satellitenstart wird die zuvor simulierte Auflösung, Bildgröße und Signalqualität anhand der prozessierten SAR-Aufnahmen charakterisiert. Für die Missionen TerraSAR-X und TanDEM-X ist die Fachgruppe für die SAR Performance von spezifizierten Produkten und experimentellen Moden verantwortlich.

Kalibrierung (Dr. Marco Schwerdt)

Thematischer Schwerpunkt ist die Entwicklung von Konzepten und Methoden zur Kalibrierung und Verifikation von abbildenden Radarsystemen und deren Produkten. Neben der Erstellung von Algorithmen und Softwaretools werden hierzu auch Referenzziele wie Transponder und Corner Reflektoren spezifiziert und als Prototyp entwickelt. Die Oberpfaffenhofen „SAR Calibration Facility“ ermöglicht den Betrieb von Kalibrierfeldern über große Testgebiete. Umfangreiche Kampagnen für die Missionen ERS-1/2 1991-1996, SIR-C/XSAR 1994, SRTM 2000, ENVISAT/ASAR 2002 wurden detailliert geplant und erfolgreich durch¬geführt. Die daraus erlangte Expertise wurde in neuartige Konzepte und Verfahren zur präzisen Kalibrierung von aktiven phasengesteuerten SAR-Systemen umgesetzt und für das TerraSAR-X System erstmals im Orbit demonstriert. Mit den hervorragenden Ergebnissen von TerraSAR-X wurde ein Meilenstein zur Kalibrierung zukünftiger SAR Systeme (TanDEM-X, Sentinel-1) gesetzt.

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Kontakte

Dr.-Ing. Manfred Zink
Abteilungsleitung: Satelliten-SAR-Systeme
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, Satelliten-SAR-Systeme
Oberpfaffenhofen-Wessling
Tel.: +49 8153 28-2356
Fax: +49 8153 28-1449

Dipl.-Ing. Daniel Schulze
Gruppenleitung: TanDEM-X
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, Satelliten-SAR-Systeme
Oberpfaffenhofen-Wessling
Tel.: +49 8153 28-3383
Fax: +49 8153 28-1449

Dipl.-Ing. Markus Bachmann
Gruppenleitung: Missions-Engineering
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, Satelliten-SAR-Systeme
Oberpfaffenhofen-Wessling
Tel.: +49 8153 28-2395
Fax: +49 8153 28-1449

Dr.-Ing. Stefan Buckreuß
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
TerraSAR-X/TanDEM-X Mission Manager
Oberpfaffenhofen-Wessling
Tel.: +49 8153 28-2344
Fax: +49 8153 28-1149

Dipl.-Ing. Benjamin Bräutigam
Gruppenleitung: System Performance
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, Satelliten-SAR-Systeme
Oberpfaffenhofen-Wessling
Tel.: +49 8153 28-3121
Fax: +49 8153 28-1449

Dr.-Ing. Marco Schwerdt
Gruppenleitung: Kalibrierung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, Satelliten-SAR-Systeme
Oberpfaffenhofen-Wessling
Tel.: +49 8153 28-3533
Mobil: +49 8153 28-1449


Compute TerraSAR-X or TanDEM-X reference target alignment angles