Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

3.4. AKTIVE INSTRUMENTE 155
Abbildung 3.75: Veranschaulichung der
Formierung der synthetischen Arraylänge
eines SAR [28]
§ 500 Konventionelles Radar erfordert die Verwendung einer großen Antenne. Da diese in
der Regel 22 nicht auf einem Satelliten nicht mitgeführt werden kann, verwendet man ein
Synthetic Aperture Radar (SAR): die große Antenne wird dabei aus der Verschiebung einer
kleinen Antenne durch die Eigenbewegung des Satelliten zusammengesetzt. Synthetic Aperture
Radar wird nicht nur von Satelliten sondern ebenso von Flugzeugen und vom Shuttle aus
verwendet. Abbildung 3.75 zeigt dazu am Beispiel eines Flugzeuges, wie durch die Bewegung
der Antenne eine größere Array- oder Antennenlänge erzeugt wird.
§ 501 SAR verwendet relativ kleine Antennen mit einem weiten Richtstrahl. Wie in Abb. 3.75
angedeutet, ist dieser Strahl zur Seite gerichtet. Dadurch werden vom bewegten Sensor vom
gleichen Bodenobjekt eine Vielzahl von Radarechos aus verschiedenen Positionen empfangen.
Sowohl die Amplitude als auch die Phase des zurückkommenden Signals werden für einen
Zeitraum T gespeichert. Dieser Zeitraum T wird definiert als die Zeit, in der die beobachteten
Objekte innerhalb eines bestimmten Abstandes R von der Antenne liegen. Die während
dieser Zeit zurückgelegte Flugstrecke (in Abb. 3.75 AB) entspricht dann der Länge L des
synthetischen Arrays. Mit l als der Länge der Antenne ist diese dann gegeben zu [28]
L ≈ R · λ
l .
§ 502 Die auf Grund der Relativbewegung zwischen Antenne und Objekt verursachte Dopplerverschiebung
des zurückkommenden Signals wird mit der Frequenz und Phasenlage eines
stabilen Oszillators verglichen. Das Interferenzsignal kann entweder in Form eines Hologramms
auf Film oder auf Magnetband aufgezeichnet werden, die Wiederherstellung des
Bildes erfolgt mit Hilfe kohärenter optischer Prozessoren (schnell aber weniger genau) oder
elektronischer Rechenanlagen (langsam aber bessere Resultate). Im so bearbeiteten Radarbild
ergibt sich somit ein Objektpunkt aus der kohärenten Summierung einer Vielzahl individueller
Radarechos, wobei sich positive und negative Dopplerverschiebungen aufheben. Insofern ist
ein Radarbild in seiner Entstehung überhaupt nicht mit den anderen Imaging-Instrumenten
vergleichbar.
§ 503 Bei der Rücktransformation der Radardaten wird die Dopplerverschiebung stets so
interpretiert, dass sich die Relativbewegung zwischen Satellit und Objekt aus der Bewegung
des Satelliten über dem Erdboden ergibt. Für Berge, Brücken, Gebäude und andere ortsfeste
Strukturen ist dies korrekt. Wird der Radarpuls dagegen von einem bewegten Objekt (Schiff,
22 Ausnahmen bestätigen die Regel: Kosmos 1500 [510] und einige andere Satelliten des Okeanos-Programms
flogen mit einem Real Aperture Radar RAR mit einer Antennenlänge von 11.1 m, was zu einer Bodenauflösung
von ca. 2 km in Flugrichtung und ca. 1 km senkrecht dazu geführt hat.
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008