3. August 2016

Team­work über der Nord­see – ge­mein­sa­me Flug­kam­pa­gne von MACS und F-SAR

Be­flie­gung über Hel­go­land
Bild 1/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Befliegung über Helgoland

Die In­sel Hel­go­land bie­tet auf­grund ih­rer Viel­fäl­tig­keit in der To­po­gra­phie und der Be­bau­ungs­struk­tur auf kleins­tem Raum ein op­ti­ma­les Test­ge­biet zur Va­li­die­rung der ver­schie­de­nen Sys­te­me.
Prie­le bei Eb­be
Bild 2/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Priele bei Ebbe

Aus­ge­hend vom Ja­de-We­ser-Air­port in Wil­helms­ha­ven wur­den die Da­ten in un­ter­schied­li­chen Flug­hö­hen auf­ge­nom­men. Da­bei wur­den die Ra­dar­da­ten in ei­ner Hö­he von et­wa 18.000 Fuß mit der zwei­mo­to­ri­gen Tur­bo­prop-Ma­schi­ne Dor­nier Do 228-212 mit Hil­fe des F-SAR Sen­sors ge­ne­riert. Die op­ti­schen Da­ten ent­stam­men dem Mo­du­la­ren Luft­bild­ka­me­ra­sys­tem MACS, das mit der Stem­me S10-VTX (D-KNFH) der FH Aa­chen in 6.000 und 15.000 Fuß flog.
Helgoland in 3D
Hel­go­land in 3D
Bild 3/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Helgoland in 3D

Das DLR ar­bei­tet dar­an, neue Me­tho­den der Ra­dar-Op­tik-Da­ten­fu­si­on zu ent­wi­ckeln. Wäh­rend Ra­dar­ver­fah­ren wet­te­ru­n­ab­hän­gig sind und durch Auf­nah­men in ver­schie­de­nen Fre­quenz­be­rei­chen cha­rak­te­ris­ti­sche Ei­gen­schaf­ten wie Ve­ge­ta­ti­onss­truk­tu­ren dar­stel­len kön­nen, lie­gen die Vor­tei­le der op­ti­schen Sys­te­me vor al­lem in der ho­hen räum­li­chen Auf­lö­sung und der Mög­lich­keit zur 3D-Ver­ar­bei­tung. So konn­te bei der Be­flie­gung mit dem MACS-Ka­me­ra­sys­tem (Mo­du­lar Ae­ri­al Ca­me­ra Sys­tems) ein hoch­ge­nau­es 3D-Re­fe­renz­mo­dell von Hel­go­land in ei­ner Auf­lö­sung von fünf Zen­ti­me­tern ge­won­nen wer­den.
Über­gang zwi­schen Eb­be und Flut
Bild 4/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Übergang zwischen Ebbe und Flut

Aus­ge­hend vom Ja­de-We­ser-Air­port in Wil­helms­ha­ven wur­den die Da­ten in un­ter­schied­li­chen Flug­hö­hen auf­ge­nom­men. Da­bei wur­den die Ra­dar­da­ten in ei­ner Hö­he von et­wa 18.000 Fuß mit der zwei­mo­to­ri­gen Tur­bo­prop-Ma­schi­ne Dor­nier Do 228-212 mit Hil­fe des F-SAR Sen­sors ge­ne­riert. Die op­ti­schen Da­ten ent­stam­men dem Mo­du­la­ren Luft­bild­ka­me­ra­sys­tem MACS, das mit der Stem­me S10-VTX (D-KNFH) der FH Aa­chen in 6.000 und 15.000 Fuß flog.
Team­work über der Nord­see
Bild 5/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Teamwork über der Nordsee

Das In­sti­tut für Op­ti­sche Sen­sor­sys­te­me und das In­sti­tut für Hoch­fre­quenz­tech­nik und Ra­dar­sys­te­me un­ter­nah­men hier­zu ei­ne ge­mein­sa­me Be­flie­gung, um neue Me­tho­den der Ra­dar-Op­tik-Da­ten­fu­si­on zu ent­wi­ckeln.

Wie sich Radardaten und Daten optischer Bildgebungsverfahren in Zukunft noch besser ergänzen können, testete das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) über Helgoland. Das Institut für Optische Sensorsysteme und das Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme unternahmen hierzu eine gemeinsame Befliegung, um neue Methoden der Radar-Optik-Datenfusion zu entwickeln.

Die Insel Helgoland bietet aufgrund ihrer Vielfältigkeit in der Topographie und der Bebauungsstruktur auf kleinstem Raum ein optimales Testgebiet zur Validierung der verschiedenen Systeme. Ausgehend vom Jade-Weser-Airport in Wilhelmshaven wurden die Daten in unterschiedlichen Flughöhen aufgenommen. Dabei wurden die Radardaten in einer Höhe von etwa 18.000 Fuß mit der zweimotorigen Turboprop-Maschine Dornier Do 228-212 mit Hilfe des F-SAR Sensors generiert. Die optischen Daten entstammen dem Modularen Luftbildkamerasystem MACS, das mit der Stemme S10-VTX (D-KNFH) der FH Aachen in 6.000 und 15.000 Fuß flog.

Verbesserte Interpretation von Radardaten

"Die kombinierte Auswertung der unterschiedlichen Daten ermöglicht es, zukünftig Radardaten besser interpretieren zu können", sagt Ralf Berger vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme. Auch versprechen sich die Forscher eine gegenseitige Verbesserung der Lagegenauigkeit, insbesondere bei satellitengestützten Aufnahmen. Die gemeinsame Auswertung und Fusion von optischen und Radardaten ist für zahlreiche Anwendungen relevant. "Insbesondere urbane Räume oder Aufnahmen in Hochgebirgen können somit viel genauer interpretiert und dargestellt werden", so Berger weiter. "Jede Sensortechnologie hat ihre Vor- und Nachteile, durch Datenfusion aber kann man mehr deutlich mehr erreichen und neue Anwendungsfelder erschließen" meint auch Andreas Reigber vom DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme.

Beide Systeme sind also gleichermaßen wichtig. Im Gegensatz zu optischen Verfahren sind Radarverfahren wetterunabhängig und können zum Beispiel Daten selbst durch eine dichte Wolkendecke aufnehmen. Durch Aufnahmen in verschiedenen Frequenzbereichen lassen sich zudem charakteristische Eigenschaften wie Vegetationsstruktur und Bodenfeuchte darstellen. Die Vorteile der optischen Systeme liegen vor allem in der hohen räumlichen Auflösung und der Möglichkeit zur 3D-Verarbeitung. So konnte bei der Befliegung mit dem MACS-Kamerasystem ein hochgenaues 3D-Referenzmodell von Helgoland in einer Auflösung von fünf Zentimetern gewonnen werden.

Die Erkenntnisse und Verfahren, die auf Basis gemeinsamen Befliegung gewonnen werden, sollen später auch für satellitengestützten Systeme Anwendung finden.

DLR-Sicherheitsforschung

Maßgebliche Grundlagen für das aktuelle Experiment sind im Rahmen und mit Mitteln der Sicherheitsforschung des DLR entwickelt worden. So ist insbesondere das modulare Kamerasystem MACS für unterschiedliche Aufgaben der zivilen und maritimen Sicherheit im Einsatz.

In der DLR-Sicherheitsforschung 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 liefern mehr als zwanzig DLR-Institute und - Einrichtungen im Rahmen ihrer sicherheitsrelevanten Arbeiten Beiträge zur Entwicklung, Erprobung und Bewertung von Technologien, Systemen und Konzepten sowie zur Analyse- und Bewertungsfähigkeit hinsichtlich sicherheitsrelevanter Anwendungen.

Kontakt
  • Melanie-Konstanze Wiese
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Ber­lin, Neu­stre­litz, Dres­den, Je­na, Cott­bus/Zit­tau
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 30 67055-639
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  • Ralf Berger
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    Si­cher­heits­for­schung und An­wen­dung
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  • PD Dr.-Ing. Andreas Reigber
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Hoch­fre­quenz­tech­nik und Ra­dar­sys­te­me
    In­sti­tut für Hoch­fre­quenz­tech­nik und Ra­dar­sys­te­me
    Telefon: +49 8153 28-2360
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