Tandem i det høje

Ernst Krogager
16. apr 2012 kl. 15.49

Ingeniøren har tidligere skrevet om de tyske satellitter TanDEM-X og TerraSAR-X, som fra en højde på cirka 500 km leverer topografisk radarafbildning af hele Jordens overflade med en pixelopløsning på 12 m og en højdenøjagtighed bedre end 2 m (Tvillingesatellitter, Satellitter i formationsflyvning).

Det bærende princip bag denne form for afbildning er syntetisk apertur-radar (SAR), som opnår en høj opløsning vinkelret på retningen til målet ved at udnytte den relative bevægelse mellem radar og mål. I den tid, målet er inden for radarantennens stråle, registreres de reflekterede signaler med en given repetitionsrate, hvilket svarer til, at man måler med en meget lang antenne med mange elementer. De enkelte data-samples kan betragtes som signaler fra de enkelte elementer af den således syntetiserede multielement-antenne.

Generelt er den opnåelige rumlige opløsning med en given antenne bestemt af antennens dimensioner, og man finder, at den syntetiserede antennes teoretiske opløsning er halvdelen af længden af den fysiske antenne på platformen. Jo kortere antennen på platformen er, desto længere tid er målet inden for strålebredden, og desto bedre opløsning opnår man. Samtidig er der naturligvis effektbehov og andre forhold at tage i betragtning, så heller ikke her vokser træerne ind i himlen.

Opløsningen i længderetningen (retningen mod målet) er tilsvarende bestemt af og omvendt proportional med den udnyttede frekvensbåndbredde (eller ækvivalent hermed: den benyttede pulslængde). Med en båndbredde på 150 MHz opnås fx en opløsning på en meter, mens en båndbredde på 500 MHz giver en opløsning på 30 cm.

Med givne opløsninger i henholdsvis længde- og tværretning, bestemt af henholdsvis båndbredde og observationstid, kan SAR-systemer benyttes til at fremstille todimensionelle afbildninger af radarrefleksionernes intensitet. Med to forskudte modtageantenner (som i tilfældet TanDEM-X og TerraSAR-X) forbedres opløsningen yderligere, idet vejlængdeforskelle kan udnyttes til topografisk, tredimensionel afbildning.

Den teknologiske udvikling byder på både mere kompakte systemer og systemer med højere opløsninger. Dertil kommer den yderligere informationsmængde, som bi- og multistatiske systemer byder på - for ikke at tale om udnyttelse af radarbølgernes polarisation.

Opløsninger af størrelsesordenen decimeter er allerede nu opnåelige, hvilket selvsagt gør SAR-teknologien yderst interessant i relation til krævende opgaver som fx detektering af vejsidebomber og sporing af deres ophavsmænd.

Radarsystemers grundlæggende fordele med hensyn til anvendelighed under alle vejr- og lysforhold byder på nærmest uanede muligheder i relation til vigtige anvendelser som "persistent surveillance" og "change detection" - ikke mindst med ubemandede platforme. Den rivende udvikling inden for kategorien ubemandede fly sammenholdt med udviklingen af kompakte sensorsystemer giver hidtil usete muligheder for at udnytte det store potentiale i SAR-princippet.

En pointe kunne her være, at et dansk SAR-system tidligere har været regnet blandt verdens bedste civile af slagsen: EMISAR, som blev udviklet ved Dansk Center for Telemåling (DCRS) på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) fra slutningen af 1980'erne og op gennem første halvdel af 1990'erne. Af forskellige årsager havnede systemet dog i mølposen efter nogle meget succesrige år, og version 2 - betegnet SAR++ - er foreløbig ikke nået længere end til konceptstadiet.

Hele dette multidisciplinære emneområde byder på masser af muligheder og udfordringer - også inden for de rammer, som sættes af de til rådighed værende ressourcer herhjemme. I tilfældet EMISAR stillede Forsvaret et fly af typen Gulfstream III til rådighed som platform, mens dataindsamlingskampagnerne mest var rettede mod civile "remote sensing"-anvendelser.

Fremadrettet vil scenarier med multiple platforme (som kan være ubemandede) og gentagne overflyvninger stille store krav til synkronisering og koordineret databehandling. Der vil være behov for nye eller mere raffinerede metoder og ny erkendelse, og "dual use"-aspekter åbner muligheder for at tilgodese såvel civile som militære behov.

Ovenstående efterlader måske flere spørgsmål end svar - og ønsker om at se billeder og anden grafik. Til gengæld er dette kun det første indlæg på denne blog, som jeg hermed byder velkommen til.

Med venlig hilsen

Ernst Krogager

Ernst Krogagers billede
Ernst Krogager
er civilingeniør, dr.techn. og seniorforsker ved Forsvarets Materieltjeneste. Han skriver om alt inden for elektroniske og elektromagnetiske systemer med mere.

Flere indlæg fra denne blog

Forsiden lige nu

Nasa vil sende spionteleskop til Mars

Experimentarium udstiller hverdagsløsninger der ændrede verden

Her er raketten, der skal skyde Peter Madsen ud i rummet

Sådan overlever du som introvert i et ekstrovert miljø

Solcelle-projekt går konkurs trods politikernes feberredning

Professor: Mobilantenner er endnu værre end i discount-test

Kommissionen skærer igennem og forbyder bidræberpesticider

Læs 31-årig Haldor Topsøes artikel i Ingeniøren om ‘Danmarks produktionsliv’
Flere nyheder

Kommentarer (1)

Georg Bræmer-Jensen

Jeg synes det er et utroligt spændende område der belyses. Jeg har med interesse fulgt udviklingen af skibsbaserede radarsystemer og det næste spændende indenfor dette felt er DBR (Dualband Radar) på den kommende generaion af Zumwalt klasse destroyere. Udfordringen er, at kunne detektere og illuminere indkommende antiskibsmissiler som f.eks "sunburn" der med en hastighed på over mach 2 udgør en væsentlig trussel mod overfladeskibe. Jeg stillede spørgsmplet for en del år siden, hvor effektive AEGIS radarene er imod antiskibsmissiler, og det viser sig, at de slet ikke er tilstrækkelige, da de er opbygget af passive elementer hvor den nye generation er AESA typen, og udstyres hver element med både sende og modtagemodul, opnås muligheden for flere stråler på samme tid. Dual band generationen vil bestå af S bånds volume søgeradar og x bånds multifunktionsradar, sidstnævnte varetager illumination af mål og horisontsøgning. Jeg glæder mig til flere artikler på ing.dk der belyser emnet og fortæller om udviklingen.

Georg Bræmer-Jensen

  • 0
  • 0

Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten