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Optimal Formation Flying for Single-Pass Multi-Baseline Across-Track Synthetic Aperture Radar Interferometry

Longari, Riccardo und Scala, Francesca und Gaias, Gabriella und Krieger, Gerhard und Villano, Michelangelo (2026) Optimal Formation Flying for Single-Pass Multi-Baseline Across-Track Synthetic Aperture Radar Interferometry. Remote Sensing. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs18173041. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
13MB

Kurzfassung

Single-pass across-track Synthetic Aperture Radar (SAR) interferometry is a well-established technique for the generation of high-quality digital elevation models (DEMs) that strongly benefits from formation flying. In this context, the TanDEM-X mission of the German Aerospace Center (DLR) has generated the most accurate global DEM by employing a formation of two satellites flying with a time-variant baseline. The achievable accuracy of the DEM, however, is intrinsically limited by phase unwrapping, which poses a limit to the maximum adoptable across-track baseline. Moreover, the time-variant baseline represents a trade-off between height accuracy and robustness and phase unwrapping errors and propellant consumption. To tackle these challenges, this study proposes an optimized single-pass multi-baseline approach, based on a nested helix configuration that overcomes such limitations. We determine the optimal orbital parameters to produce a high-quality DEM with uniform height of ambiguity for all latitudes, while also ensuring passive safety for the relative trajectories. Formations of three or four satellites allow at least two desired baselines to be achieved at all latitudes, the smallest of which aids phase unwrapping. The resulting deviations in the height of ambiguity are about 7–10% and 2–3.5% for the three- and four-satellite formations, respectively. The proposed approach therefore paves the way to multi-baseline interferometric SAR missions for the generation of DEMs with considerably improved quality.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226666/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Optimal Formation Flying for Single-Pass Multi-Baseline Across-Track Synthetic Aperture Radar Interferometry
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Longari, Riccardoriccardo.longari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-4282-3919230809388
Scala, Francescafrancesca.scala (at) ext.esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gaias, Gabriellagabriella.gaias (at) polimi.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krieger, GerhardGerhard.Krieger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4548-0285NICHT SPEZIFIZIERT
Villano, MichelangeloMichelangelo.Villano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1769-6927NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 September 2026
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.3390/rs18173041
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
D'Errico, MarcoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Renga, A.Univ. Naples "Federico II"NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:formation flying; helix orbit; interferometry; multi-objective optimization; relative orbital elements (ROEs); Synthetic Aperture Radar (SAR); TanDEM-X
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - SAR-Missionen
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
Hinterlegt von: Longari, Riccardo
Hinterlegt am:21 Okt 2026 15:28
Letzte Änderung:21 Okt 2026 15:28

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