Geschichte - DLR Kalibrierungsgruppe
Die Kalibrierung von SAR-Systemen ist ein traditionelles Forschungs- und Entwicklungsgebiet des DLR-Instituts für Mikrowellen und Radar. In den letzten 25 Jahren ist nicht nur die Nachfrage nach hochgenauen weltraumgestützten SAR-Datenprodukten gestiegen, sondern auch die Komplexität der Architektur und Kalibrierung von SAR-Instrumenten.
Seit den späten 1980er Jahren, siehe Tabelle 1, haben wir die für die Kalibrierung erforderlichen Analysewerkzeuge und Geräte entwickelt und sie erfolgreich für die Missionen ERS-1/2, SIR-C/X-SAR, SRTM, ENVISAT/ASAR, ALOS-1/2 und für das luftgestützte SAR des Instituts eingesetzt. Während für ERS-1/2 und X-SAR ein passives Schlitzwellenleiter-Array verwendet wurde, um die Erdoberfläche mit einem einzigen und festen Antennenstrahl zu beleuchten, basieren neuere SAR-Systeme wie TerraSAR-X und Sentinel-1 auf einer aktiven Phased-Array-Antenne mit mehreren hundert Sende-/Empfangsmodulen, die elektronische Strahlsteuerungsmöglichkeiten und damit eine Vielzahl verschiedener SAR-Modi bietet. Das DLR hat kontinuierlich in diesen strategischen Bereich investiert, was zur Entwicklung immer ausgefeilterer Kalibrierungsverfahren geführt hat, um die erreichbaren Kalibrierungsgenauigkeiten ständig zu erhöhen. Diese innovativen Verfahren zur hochpräzisen Kalibrierung von TerraSAR-X und TanDEM-X setzen neue Maßstäbe und haben den Weg für das Sentinel-1 Kalibrierungskonzept geebnet.
Ein weiterer Meilenstein - die Entwicklung einer neuen Generation von ferngesteuerten hochpräzisen C-Band-Kalibrierungstranspondern - ermöglichte neue Kalibrierungsdienste. Diese Transponder und Eckreflektoren, die in unserem Kalibrierungsfeld in der Nähe von Oberpfaffenhofen aufgestellt wurden, sind die primären Kalibrierungsziele für die Mission Sentinel-1A/B. Sie wurden zur Kalibrierung von Sentinel-1A/B während der Inbetriebnahmephase verwendet und werden weiterhin für die Langzeitüberwachung genutzt.
Darüber hinaus entwickelte die Kalibrierungsgruppe zwei C-Band-Transponder für die Radarsat Constellation Mission (RCM) der Canadian Space Agency (CSA). Beide Transponder wurden 2017 in Kanada in Betrieb genommen und sind seitdem voll funktionsfähig. Mit unserer unbestrittenen Rolle als Kalibrierungszentrum für Sentinel-1A/B, mit den sehr erfolgreichen Transponderentwicklungen und mit weiteren Unterstützungsanfragen des Koreanischen Forschungsinstituts für Luft- und Raumfahrt (KARI) für ihre Kompsat-6-Mission, ist die erwartete Rolle als DLR SAR-Kalibrierungszentrum heute Realität und unterstützt nationale und internationale SAR-Missionen.
Das Institut hat sich jedoch zum Ziel gesetzt, seine Kernkompetenz bei der Kalibrierung für zukünftige SAR-Missionen weiter auszubauen. Neben längeren Wellenlängen, die von zukünftigen SAR-Systemen verwendet werden (Tandem-L, BIOMASS) oder einer sehr großen Bandbreite im X-Band (HRWS), werden zukünftige SAR-Systeme auch durch innovative Betriebsmodi (z.B. TOPSAR, ScanSAR-Interferometrie) oder digitales Beamforming gekennzeichnet sein. Innovative Methoden und effiziente Konzepte zur Kalibrierung dieser Sensoren und der gesamten Datenkette müssen entwickelt werden, um die sehr hohen Qualitätsanforderungen an zukünftige Datenprodukte zu erfüllen. Die Entwicklung und Umsetzung solcher Kalibrierungskonzepte steht im Mittelpunkt dieser Aktivitäten. Dazu gehören die Definition von Algorithmen zur Ableitung von Kalibrierungsparametern sowie die Spezifikation und Entwicklung der notwendigen Referenzziele.