Radar mit synthetischer Apertur (SAR) ist eine ausgereifte und seit vielen Jahren bewährte Methode zur Fernerkundung. In letzter Zeit steigt ausserdem das Interesse an raumgestützter Bewegtzieldetektion (GMTI) mit Radar. Verkehrsbeobachtung und Beschaffung von Information über Verkehrsprozesse im Katastrophenfall sind zwei Beispiele ziviler Anwendungen. Aber auch Anwendungen in der Schiffsbeobachtung, der Messung von Flussströmungen und der Ozeanografie werden untersucht. Daher sind die Aspekte von hoher Relevanz, wie man zukünftige raumgestützte SAR-Systeme und deren zusätzliche Freiheitsgrade günstig für GMTI mit hoher Streifenbreite nutzen kann und wie man die Daten verarbeitet. Die Nutzeranforderungen im Bereich der raumgestützten Fernerkundung zur Bildgebung zeigen eine klare Präferenz für Datenprodukte, die hohe Auflösung 5m und hohe Streifenbreite 150km vereinen. Dieser Trend wird bei der Anfrage von Datenprodukten von TerraSAR-X bestätigt und für die anstehenden Satellitenmissionen TerraSAR-X2 und Sentinel-1 Nachfolgesystem berücksichtigt. Insbesondere aber wird dem in der High Resolution Wide Swath SAR Konzeptstudie Rechnung getragen. Der Schlüssel um derartige Datenprodukte zu realisieren, liegt in der Nutzung von Antennengruppen, d.h. in der Aufteilung der Antenne in Subaperturen in Azimut und/oder Elevation. Dies erlaubt den Einsatz von Signalverarbeitungstechniken für digitales Beamforming und moderne Filtertechniken. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass der Entwurf von Systemen und Betriebsmoden auf zum Teil gegenläufige Systemanforderungen für SAR und GMTI führt. Daher muss beim Entwurf ein sinnvoller Kompromiss gefunden werden. Dieser Kompromiss kann auf Lösungen führen, die unterschiedliche Betriebsmoden für SAR und GMTI nahelegen. In der vorliegenden Arbeit werden die bei derartigen Systementwürfen auftretenden Fragestellungen modelliert und integriert. Anschließend werden verschiedene innovative, in naher Zukunft mögliche Realisierungen raumgestützter Radarsysteme entworfen und hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Bildgebung und für GMTI miteinander verglichen. Zum Abschluss der Arbeit werden die Ergebnisse anhand von Experimentaldaten verifiziert. Zur Vorbereitung der TerraSAR-X Dual Receive Antenna Mode Daten wurde eine innovative Kalibrierstrategie zur internen Kalibrierung des DRA Modes entwickelt und implementiert. Die SAR-Fokussierung von Bewegtzielsignalen, die sich über mehrere PRF-Bänder erstrecken, in Entfernung und Azimut wurde mit Experimentaldaten des kanadischen luftgestützten zweikanaligen SAR-Systems Convair 580 verifiziert. Die Vorhersagen zur Leistungsfähigkeit der Bewegungsparameterschätzung werden mit den Daten des luftgestützten vierkanaligen SAR-Systems des DLR verifiziert.
Synthetic aperture radar (SAR) is a well-proven technology which has been used for many years in remote sensing. In recent times, spaceborne ground moving target indication (GMTI) finds increasing interest. Traffic monitoring and acquisition of traffic information in case of major catastrophies are two examples for civil applications. But also applications in the area of ship monitoring, river current monitoring and oceanography are analyzed. Therefore, the aspects of how to beneficially exploit the additional degrees of freedom of future spaceborne SAR systems for GMTI with large swathes are of high importance as well as the question of how to process the data. The user requirements in the area of spaceborne remote sensing show a clear preference for data products which combine high image resolution 5m with large swath width 150km. This trend is confirmed in the acquisition of the data products of TerraSAR-X. It is therefore taken into account for the upcoming satellite missions TerraSAR-X2 and Sentinel-1 follow-on system. A study specially dedicated to this issue is the High Resolution Wide Swath SAR concept study. The key for realising such data products is the use of antenna arrays instead of single-channel systems, i.e. a splitting of the antenna into subapertures in azimuth and/or elevation. This allows the usage of signal processing techniques for digital beamforming and modern digital filtering approaches. This work shows, that the design of systems and operation modes can lead to contradicting system requirements for SAR and GMTI. Therefore, a good compromise has to be found during the design process. This compromise can lead to solutions, where different operation modes are used for the same system dependent on the SAR versus the GMTI specifications. In this work the questions relevant for such system designs are modelled and integrated. Afterwards, various different innovative, near future possible realizations of spaceborne radar systems are designed and compared with respect to the SAR imaging and the GMTI capability. The work is brought to a close by validation of the results by the use of experimental data. For the preparation of the TerraSAR-X Dual Receive Antenna Mode data an innovative calibration strategy for the internal calibration has been developed and integrated. The SAR focussing of moving target signals in azimuth and elevation, which extend over multiple PRF bands, is validated with experimental data from the Canadian airborne two-channel SAR system Convair 580. The performance prediction of the target motion parameter estimation is validated by the use of the airborne four-channel SAR system of DLR.
SAR/Ground Moving Target Indication for Spacebased Radar with Two-Dimensional Antenna Arrays
SAR / Bewegtzielerkennung für raumgestütztes Radar mit zweidimensionalen Antennenarrays
2013
198 Seiten, 110 Bilder, 12 Tabellen, 113 Quellen
Hochschulschrift
Englisch
Fernerkundung , Verkehrsablauf , Katastrophenfall , Bildgebung , Radar , Azimut , Zielerkennung , Radar mit synthetischer Apertur , Ozeanographie , Konzeptstudie , Relevanz , Antennengruppe , Systementwurf , Systemanforderung , Kalibration , Bewegungsschätzung , Festzielunterdrückung , Verkehrsfunk , Bildauflösung , Strahlformung , Entwurfstechnik
Bistatic Variants of Spacebased Radar
British Library Conference Proceedings | 1997
|Airborne-Spacebased Radar STAP Using a Structured Covariance Matrix
Online Contents | 2003
|HÉLIOS IB bolsters spacebased intelligence
Online Contents | 2000
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