Hochauflösende Verarbeitung von Radardaten mit synthetischer Apertur

Abstract

Diese Arbeit stellt das neuartige Frequenz-Skalierungs-Verfahren zur effizienten und genauen Verarbeitung von Spotlight -SAR-Daten ohne Interpolation vor. Es wird eine genaue Modellierung der Spotlight -Abbildungsgeometrie eingeführt. Eine neue analytische Formulierung für SAR-Rohdaten mit Dechirp on Receive -Operation wird abgeleitet. Aufbauend auf dieser Formulierung erfolgt die Entwicklung einer interpolationsfreien Korrektur der Zielentfernungsänderung, der sogenannten Frequenz-Skalierung. Wegen der für alle Ziele gleichen Anfangs- und Endzeitpunkte der Beleuchtung im Spotlight -Modus bietet das SPECAN-Verfahren eine sehr effiziente, aber ungenaue Verarbeitung in Azimut. Eine Azimut-Skalierung wird entwickelt, welche eine hochgenaue und interpolationsfreie Verarbeitung von Spotlight -SAR-Daten mit der SPECAN-Methode ermöglicht. Die Verarbeitung von Spotlight -Rohdaten mit Dechirp -Operation in Entfernung erfordert die Erhöhung der Abtastung in Azimut. Zur Vermeidung dieser Erhöhung wird eine Subapertur-Verarbeitung eingeführt. Die hohe Verarbeitungsqualität des Verfahrens wird anhand von simulierten und realen Rohdaten des E-SAR-Sensors des DLR gezeigt. Der Nachweis der Phasentreue wird durchgeführt. Als Anwendungsbeispiel dient ein Spotlight -Interferogramm. Interessante physikalische Besonderheiten des Spotlight -Abbildungsmodus werden durch den Vergleich des Spotlight -Interferogramms mit dem Stripmap -Interferogramm derselben Szene herausgearbeitet.

In this thesis, the novel Frequency Scaling Algorithm for efficient and accurate interpolation-free processing of Spotlight SAR data with Dechirp on Receive has been developed. An accurate model of the Spotlight illumination geometry is introduced. A new analytical formulation for SAR raw data with Dechirp on Receive Operation is derived. Starting with this formulation, an interpolation-free range cell migration correction is developed. This range cell migration correction is called Frequency Scaling. Due to the constant target illumination start and end time in Spotlight SAR data, the SPECAN approach offers a very efficient processing in azimuth with poor accuracy. In the frame of this thesis, an azimuth scaling operation has been developed, which allows a highly accurate and interpolation-free processing of Spotlight data by the SPECAN approach. Spotlight raw data with one-dimensional Dechirp on Receive have to be upsampled in azimuth before the data processing. In order to avoid this upsampling, a subaperture approach is introduced. The high quality performance of the Frequency Scaling Algorithm is demonstrated by processing simulated and real raw data acquired with the E-SAR-Sensor of DLR. The phase fidelity is proved. As application example, a spotlight interferogram is generated from E-SAR raw data. Interesting physical properties of the Spotlight mode are demonstrated by the comparison of a Spotlight and a Stripmap interferogram, processed from the same raw data.