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SAR

Optimale Signal- und Messwertverarbeitung, Sensordatenfusion, Remote Sensing - SAR

SAR: Die Abkürzung steht für ‘Synthetic Aperture Radar (Radar mit synthetischer Apertur), welches, auf einem Flugzeug oder Satellit installiert, mit Hilfe aufwendiger rechnerischer Verarbeitung Bilder eines Geländes oder einer Planetenoberfläche gewinnt. Hierbei ist die Auflösung der SAR-Szene unabhängig von der Entfernung. Im Gegensatz zu normaler Fotografie mit sichtbarem Licht werden hier Mikrowellen verwendet, die eventuell vorhandene Wolken durchdringen, so daß Aufnahmeverfahren wetterunabhängig arbeitet.

Aufgrund der aktiven Betriebsweise (der Sensor führt seine eigene Mikrowellen’beleuchtung’ mit) ist das Aufnahmeverfahren unabhängig von der Tages- oder Nachtzeit einsetzbar und somit ideal für Fernerkundungszwecke geeignet.

SAR wird nicht nur zur geographischen Kartierung, sondern auch in der Land- und Forstwirtschaft zur Klassifizierung, Bestimmung der Boden-feuchte und Bestandsaufnahme von Anbaugebieten und Wäldern sowie in der Ozeanographie und Klimaforschung zur Beobachtung der Polargebiete und Meeresströmungen, aber auch der Detektion von Ölteppichen eingesetzt.

Neueste Anwendungen der SAR-Verfahrens liegen in der 3-dimensionalen Bildgewinnung. Hierbei wird aus dem Interferogramm zweier SAR-Bilder die Höhe jedes einzelnen Bildpunktes ermittelt. Mitarbeiter des Kompetenzbereichs entwickelten in diesem Zusammenhang ein hochpräzises Phase-Unwrapping- und SAR-Processing Modul auf Basis von Kalman-Filtern, um gestörte Interferogramme zur Erstellung von 3D-Höhenprofilen verwenden zu können. Weitere Zusatzmodule, wie Slant to Ground Converter, etc. entstanden in der Folgezeit.

3D Titiseeaufnahme
(mit Rot/Grün-Brille ergibt sich der 3D-Eindruck)
Berg bei Markdorf
(ebenfalls Schwarzwald) - 3D-Höhenmodell


Kalman-Filter und Informationstheorie: Ein weiteres Standbein des Kompetenzbereichs ist die Anwendung der Kalman-Filtertechnologie. In zahlreichen Studien und Entwicklungen wurden insbesondere für die Daimler Benz AG im Bereich der optimierten Motorsteuerung Kalman-Filter für hochgradig nichtlineare Probleme entwickelt und eingesetzt. Ein Beispiel bildet die Optimierung von Einspritzanlagen, bei der eine Reduktion von Abgasen und Kraftstoffverbrauch bei Leistungserhalt im Vordergrund stehen. Andere Untersuchungen wurden im Bereich der Lambda-Sonden-Regelung, Turboladerregelungen und Vibrationsbetrachtungen durchgeführt.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Kalman-Filtertechnik liegen im Einsatz zur optimalen Auswertung von Fahrzeug-Navigations-Rohdaten. Durch Einsatz von Kalman-Filtern lassen sich aus einer Vielzahl von Meßdaten die gesuchten Regelungs- und Steuerungsgrößen per Datenfusion optimal bestimmen. Aus dem Bereich der Nachrichtentechnik kommt die Online-Demodulation von winkelmodulierten Daten mit Extended Kalman-Filtern hinzu, mit der sich der Kompetenzbereich im Auftrag der Deutschen Telekom beschäftigt. 

Ergänzende Angebote & Links:

Video: Bistatische Synthetic Aperture Radar Fernerkundung [hi-res] (WDR Dokumentation)

zur Homepage des Kompetenzbereichs

Entwicklung phasentreuer SAR-Sensoren
Phase-Unwrapping in der SAR-Interferometrie
Sensordatenfusion mit Kalman-Filtern
Online-Demodulation mit Extended Kalman-Filtern
JIL - Javagestützte Lernmodule