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Nichtlineares Synthetic Aperture Radar Verfahren

Festziel, nicht im
Zentrum der Scenerie
bewegtes Ziel, im
Zentrum der Scenerie
Festziel, im
Zentrum der Scenerie

Bild 1: Verlauf der Änderung der Doppler-Frequenz bei konventionellen (linearem) SAR im Spotlight-Modus

Festziel, nicht im
Zentrum der Scenerie
bewegtes Ziel, im
Zentrum der Scenerie
Festziel, im
Zentrum der Scenerie

Bild 1: Verlauf der Änderung der Doppler-Frequenz bei konventionellen (linearem) SAR im Spotlight-Modus

Nichtlineares Synthetic Aperture Radar Verfahren

In konventionellen Radarverfahren mit Synthetischer Apertur (SAR) wird gefordert, dass sich die Radarplattform (Flugzeug oder Satellit) auf einer linearen Flugbahn befindet (das heißt: geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Höhe). Nicht-lineare SAR-Technik nutzt eine Kombination aus manövrierender Plattform und einer neuartigen Signalverarbeitung, um die Auswirkungen eines sich mit Radialgeschwindigkeit bewegenden Ziels und der azimutalen Abweichung eines Festziels auf die Verschiebung der Dopplerfrequenz zu trennen, so dass genauere Berechnungen beider Werte möglich sind.

Schon im konventionellen SAR wurde ein Trägheitsnavigationssystem (Inertial Measurement Unit, IMU) verwendet, um unvermeidliche Abweichungen vom vorgegebenen Kurs zu registrieren und diese Daten bei der Phasenkorrektur des empfangenen Signals zu verwenden. Diese Phasenkorrekturen werden auf jeden empfangenen Impuls angewendet, um aus der Steilheit der Änderung der Dopplerfrequenz Informationen über die Position des Zieles zu erhalten (der Vorgang wird auch als Fokussierung bezeichnet). Der Verlauf der Änderung der Dopplerfrequenz wird im konventionellen SAR genutzt, um die Azimutabweichung des Zieles zu bestimmen. Ein bewegtes Ziel überlagert hier jedoch die eigene Radialgeschwindigkeit, so dass es in einem falschen Azimut dargestellt wird. Dieses Problem wurde bisher gelöst, indem zwischen den normalen Arbeitsmoden ein spezieller Mode zur Erkennung von bewegten Zielen (Ground Moving Target Indication, GMTI mode) zwischengeschaltet wird.

bewegtes Ziel, im
Zentrum der Scenerie
Festziel, nicht im
Zentrum der Scenerie
Festziel, im
Zentrum der Scenerie

Bild 2: Verlauf der Änderung der Doppler-Frequenz bei nicht-linearem SAR im Spotlight-Modus

bewegtes Ziel, im
Zentrum der Scenerie
Festziel, nicht im
Zentrum der Scenerie
Festziel, im
Zentrum der Scenerie

Bild 2: Verlauf der Änderung der Doppler-Frequenz bei nicht-linearem SAR im Spotlight-Modus

In der Technologie des nichtlinearen SAR misst das Trägheitsnavigationssystem ebenfalls die Änderungen des Flugkurses. Hier sind die Abweichungen vom linearen Verlauf jedoch gewollt, da sich nun die Werte eines Bewegtzieles von den Festzielen markant unterscheiden. Für jedes im Radarbild dargestellte Pixel wird mit Hilfe dieser Daten ein erwarteter Phasenverlauf für eine bestimmte Radialgeschwindigkeit eines Zieles erstellt und mit dem gemessenen Verlauf des empfangenen Signals verglichen. Auf diese Weise kann das Empfangssignal von Bewegtzielen einem gespeicherten Modell zugeordnet werden und so von den Festzielen getrennt werden. Diese Technologie erlaubt nicht nur geplante Flugmanöver sondern kann auch ungeplante Änderungen des Flugweges gut verarbeiten, was ein extremer Vorteil für die Besatzung eines Flugzeuges in einer feindlichen Umgebung ist. Durch diese Technologie sind hochaufgelöste Radarbilder möglich, die frei von den Verwerfungen von Bewegtzielen sind und somit eindeutige Zuordnungen der Positionen von bewegten und unbewegten Zielen erlauben. Der Prozessor für die Diagrammformung muss ebenfalls diese Flugmanöver wie auch das Nicken und Rollen beim Manövrieren berücksichtigen, um die gewünschte Szenerie gleichmäßig auszuleuchten.