Passive multisensorielle Abbildungen von militärischen Fahrzeugen Radiometrische Ka- und W-Band, infrarote, optische und Laserscanner-Abbildungen

Abstract

Im Rahmen einer Messkampagne im Oktober und November 2007 am Turm Sandheim bei der WTD 91 in Meppen wurden mit verschiedenen passiv abbildenden Sensoren militärische und sicherheitsrelevante Objekte vermessen. Ziel dieser Messkampagne war die Gewinnung von radiometrischen und infraroten Signaturen von Einzelfahrzeugen sowie von einer größeren Konstellation verschiedener Fahrzeuge. Dabei wurde eine Sicht gewählt, wie sie z.B. auch bei der Gefechtsfeldüberwachung oder bei der Überwachung kritischer Infrastrukturen gegeben ist. Die radiometrischen Messungen wurden bei zwei Messfrequenzen im Millimeterwellenbereich, bei 37 GHz und 90 GHz, mit dem DLR-HR Weitbereichs-Abbildungssystem ABOSCA durchgeführt. Zusätzlich wurden Aufnahmen mit einer Infrarotkamera für Wellenlängen von 1-5,4 μm sowie einer optischen Film und Foto Kamera gemacht. Mit diesen Sensoren wurden simultan Abbildungen von Fahrzeugen und größeren Bereichen durchgeführt. Von dem aufgestellten Testszenario mit 11 Fahrzeugen auf dem Wiesengelände am Turm Sandheim wurden am 31.Okt.07 fünf radiometrische Abbildungen im W-Band und zwei im Ka-Band aufgenommen. Am 01.Nov.07 wurde im W-Band und im Ka-Band noch je eine Abbildung des Szenarios von einer geänderten Sensorposition durchgeführt. Die Entfernungen zu den Fahrzeugen betrugen zwischen 14 m und 85 m. Die W-Band und die Ka-Band Abbildungen ergänzen sich sehr gut in Bezug auf geometrische Auflösung und Signaldynamik. Im W-Band sind durch die höhere räumliche Auflösung Details besser erkennbar, im Ka-Band sind auch weiter entfernte Fahrzeuge wegen der ca. 50 K größeren Signaldynamik besser detektierbar. Aufgrund der Lichtverhältnisse, der Fahrzeugfarbe und des Blickwinkels sind gerade die weiter entfernten Fahrzeuge im optischen Bild nur recht schwer zu erkennen. Bei den radiometrischen Abbildungen heben sie sich jedoch deutlich von ihrer Umgebung ab. Geometrische Details der Fahrzeuge, wie z.B. die Reifen beim Transportpanzer Fuchs, sind gut zu erkennen, was durch ungünstige Sichtverhältnisse im optischen Bild kaum möglich ist. Die Infrarotaufnahmen bieten natürlich eine bessere räumliche Auflösung. Hier fallen besonders Fahrzeuge mit warmem Motor auf. Eine genauere Auswertung der IR-Aufnahmen wurde nicht vorgenommen. Am 01.Nov.08 wurden aus naher Distanz Aufnahmen von 3 ausgewählten Fahrzeugen durchgeführt. Abgebildet wurden ein Traktor von der Seite, ein Panzer Leopard 1 von der Seite und von Vorne sowie ein Panzer T72 von der Seite. Von den Fahrzeugen wurden insgesamt sechs W-Band und fünf Ka-Band Abbildungen aufgenommen wobei die Messentfernung zwischen ca. 9 m und ca. 12 m lag. Bei diesen geringen Entfernungen macht sich hauptsächlich die bessere räumliche Auflösung im W-Band bemerkbar, wodurch viele Details besser erkennbar sind als im Ka-Band. Hingegen sind Oberflächen mit sehr flach spiegelnder Reflexion im Ka-Band trotz der schlechteren räumlichen Auflösung wesentlich besser zu erkennen, da im Ka-Band unter flachen Winkeln zum Horizont hin noch ein kalter Himmel zu sehen ist, im W-Band erscheint der Himmel in diesem Winkelbereich schon sehr warm. Fahrzeugteile die im optischen und im IR-Bild wegen Tarnung bzw. glatter Oberfläche gleich erscheinen wie der Rest des Fahrzeugs zeigen in den radiometrischen Aufnahmen einen starken Kontrast. Dies weist darauf hin, dass an diesen Stellen Materialien mit anderen dielektrischen Eigenschaften als Metall verbaut wurde. Die Kampagne wurde auch dazu genutzt um mit einem aktiven Laserscanner der Firma Zoller & Fröhlich militärische Fahrzeuge hoch aufgelöst dreidimensional zu vermessen. Ziel war hier die Gewinnung von Daten zur Erzeugung von hoch genauen 3D-Modellen, welche die Grundlage für RCS-Simulationen bilden. Vermessen wurden die beiden Panzer Leopard 1 und T72. Aus den Messdaten wurden Modelle der Fahrzeuge mit einer Gesamtflächenanzahl von ca. 1,1 Millionen pro Fahrzeug erzeugt.