Modul 4 - Mikrowellensysteme - Seitenradar
Seitensicht-Radar als Anwendung von Radar-Systemen
Bei diesem System wird die Strahlung von einer am Flugzeug angebrachten Antenne abgestrahlt. Des Weiteren befinden sich ein kombinierter Sender und Empfänger, der abwechselnd auf Senden und Empfangen schaltet, sowie eine Registriereinheit zur Aufzeichnung der aufgenommenen Signale an Bord. Die Antenne ist schräg nach unten gerichtet und so konstruiert, dass sich die abgestrahlten Mikrowellen in einem sehr schmalen aber langen Raumwinkel senkrecht zur Flugrichtung ausbreiten.
Abb. 4-4: schematische Darstellung des Seitensicht-Radars (aus Albertz, 1991)
Die Antenne sendet einen kurzen Mikrowellenimpuls mit einer Dauer von etwa 100 ns aus. Einzelne Teile des zeilenförmigen Geländeausschnittes reflektieren diesen Impuls teilweise zurück zur Antenne, welche bereits auf Empfang geschaltet worden ist. Die empfangene Strahlung wird erfasst und als Bildzeile registriert. Nach einem gewissen Zeitintervall wird die Antenne wieder auf Senden geschaltet und ein neuer Impuls wird ausgestrahlt. Die Fernerkundungsplattform hat sich in der Zwischenzeit weiterbewegt, so dass eine neue Geländezeile erfasst wird, die parallel zur vorherigen Zeile, aber in Flugrichtung versetzt, liegt. Damit entsteht eine vollständige zeilenweise Bildaufzeichnung eines neben dem Flugkörper verlaufenden Geländestreifens.
Die geometrische Auflösung eines solches Systems in Zeilenrichtung hängt vor allem von der Dauer Dt des ausgestrahlten Mikrowellenimpulses, sowie in Flugrichtung von dem Winkel Da, mit dem die Antenne abstrahlt, ab. Dieser Abstrahlwinkel ist von der Baulänge der verwendeten Antenne abhängig. Da diese jedoch nicht beliebig gesteigert werden kann, sind diese Systeme, auch als Systeme mit realer Apertur bezeichnet, nur für geringe Flughöhen geeignet.
Um in Flugrichtung eine höhere Auflösung zu erreichen und insbesondere die Aufnahme von Radarbildern auch von Satelliten aus zu ermöglichen, werden Systeme mit synthetischer Apertur (SAR) eingesetzt. Diese Systeme verwenden nur eine sehr kurze Antenne, welche die Mikrowellenimpulse in einem breiten Öffnungswinkel a abstrahlt. Während des Fluges werden deshalb die einzelnen Geländepunkte wiederholt bestrahlt, sie tragen mehrfach zu den empfangenen Reflexionssignalen bei.
Abb. 4-5: wiederholte Bestrahlung von Geländepunkten (aus Albertz, 1991)
Die Verarbeitung der gewonnenen Daten ist bei diesen Systemen wesentlich komplizierter, es wird jedoch durch die wiederholte Aufnahme eine höhere geometrische Auflösung erreicht.
Anwendungen des Seitensicht Radars
Wichtige praktische Anwendungen von Radar-Bilddaten betreffen die folgenden Bereiche:
- Kartographie
Herstellung von Bildplänen und topographischen Karten in Gebieten mit häufiger Wolkenbedeckung
Landnutzungskartierung und Überwachung von Änderungen in der Landnutzung
- Hydrologie
Kartierung der Bodenfeuchtigkeit, von Wasserflächen, von überschwemmten Gebiete bei Katastrophen und von Schneebedeckung
- Forstwirtschaft
Kartierung von Kahlschlägen, Waldbrand-Schadensflächen und Waldschädigungen
- Ozeanographie
Feststellung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung
Studium von Wellenmustern
Überwachung von Ölverschmutzungen
Kartierung von Meereseis
Überwachung von Eisbergen
- Gletscherforschung
Feststellung von Ausdehnung, Eigenschaften und Veränderungen der Eis- und Schneebedeckung der Erde
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