Geometrie für weltraumgestütztes Radar
Bild 1: Koordinatensysteme für ein weltraumgestütztes Radar
Geometrie für weltraumgestütztes Radar
Die Geometrie für weltraumgestütztes Radar wird durch drei verschiedene kartesische Koordinatensysteme geprägt.
Eines davon ist ein initiales Koordinatensystem (xI; yI; zI ),
dessen Ursprung im Erdmittelpunkt liegt und dessen zI-Achse
entlang der Rotationsachse der Erde führt. In diesem Koordinatensystem rotiert die Erde und der
Radarsatellit beschreibt um sie herum einen elliptischen Orbit gemäß den Keplerschen Gesetzen.
Seine Umlaufzeit ist T.
Ein zweites Koordinatensystem (xE; yE; zE )
nutzt den gleichen Ursprung.
Die Ausrichtung der zE-Achse ist identisch mit zI.
Dieses Koordinatensystem ist jedoch an die Rotation der Erde gebunden und dreht sich mit
der Winkelgeschwindigkeit ωE.
Jeder Punkt der Erdoberfläche belegt in diesem Koordinatensystem eine fixe Position,
die mit Richtung und Entfernung vom Ursprung einen Vektor pE bildet.
Der Betrag der Entfernung vom Mittelpunkt ist ρE.
In diesem Koordinatensystem beschreibt der Radarsatellit eine wellenförmige Umlaufbahn.
Erst nach einer großen Anzahl von Erdumkreisungen befindet sich der Satellit wieder über dem gleichen Punkt der Erde.
Bild 2: Wellenförmige Satellitenbahn über der Erdoberfläche
Das dritte Koordinatensystem (xA; yA; zA ) ist mit seinem Ursprung an das Phasenzentrum der Radarantenne gebunden. In diesem Koordinatensystem misst das Radar die Richtung und die Entfernung der reflektierenden Objekte. Die Koordinate zA zeigt in die gleiche Richtung wie der momentane Vektor RE(T). Die Koordinate xA liegt senkrecht zum Vektor der Tangentialgeschwindigkeit des Satelliten. In dieser Richtung misst das Radar eine Laufzeit der Echosignale und berechnet daraus eine Entfernung (range). Die Koordinate yA liegt auf der Bewegungstangente und ein Messergebniss in dieser Richtung wird als Azimut (oder cross-range) bezeichnet (siehe Side-Looking-Airborne Radar (SLAR).