Untersuchungen zur radartechnischen Erweiterung eines radiometrischen Abbildungssystems

Abstract

Thema dieser Arbeit ist die Untersuchung, ob durch die Kombination von Radiometrie- und Radarabbildungen ein Mehrwert für die Detektion und Eigenschaftsbestimmung von Messobjekten geschaffen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden durch Verwendung eines mechanischen Zeilenabtastsystems zweidimensionale Radiometerabbildungen (Azimut und Elevation) und dreidimensionale Radarabbildungen (Azimut, Elevation und Entfernung) erstellt. Dabei galt es zu zeigen, wie sich verschiedene Objekte mit den beiden Verfahren darstellen lassen und welche Korrelationen bestehen bzw. wo die Unterschiede bei den erzeugten Abbildungen liegen. Dies ist nötig, um den Nutzen der Kombination der Verfahren zu diskutieren. Dabei war es wichtig, dass die Messszenen mit dem Radar und dem Radiometer jeweils mit Hilfe desselben mechanischen Scanners abgetastet wurden, um für den Vergleich der Abbildungen eine eindeutige räumliche Zuordnung der Bildpunkte zu gewährleisten. Für die Messungen wurden ein K-Band FMCW Radar (24 GHz) und ein Ka-Band Total-Power-Radiometerempfänger (36 GHz) verwendet. In Kapitel 2 werden die theoretischen Grundlagen beschrieben, die für das Verständnis der durchgeführten Untersuchungen nötig sind. Dafür wird zunächst allgemein in die Radartechnik eingeführt, bevor anschließend speziell das verwendete FMCW Radar-Prinzip erklärt wird. Ebenso werden die Grundlagen für die Radiometrie erörtert, ehe abschließend auf Merkmale bei bildgebenden Verfahren, basierend auf Mikrowellen, eingegangen wird. Das dritte Kapitel befasst sich mit dem verwendeten FMCW Radarsensor. Zunächst wird er theoretisch beschrieben. Anschließend werden verschiedene Entfernungsmessungen besprochen, die das Betriebsverhalten des Radarsensors aufzeigen. Dazu wird auf die Verwendung des Radars eingegangen, die entwickelte Signalverarbeitung zur Erstellung der Entfernungsprofile vorgestellt und letztlich die Messergebnisse diskutiert. Im vierten Kapitel wird die zwei- bzw. dreidimensionale Abbildung bestimmter Messszenen sowohl mit dem K-Band FMCW Radar, als auch mit dem Ka-Band Radiometer beschrieben. Anhand der Messergebnisse werden die Radar- mit den Radiometerinformationen verglichen und Möglichkeiten der Kombination diskutiert. Abschließend werden Verbesserungspotentiale für die Weiterentwicklung des Abbildungsverfahrens vorgestellt.