Verfahren zur Kalibrierung
Die Umsetzung des Kalibrierungskonzepts unter Berücksichtigung aller zuvor genannten Aspekte ist im folgenden Diagramm dargestellt. Diese Strategie basiert auf innovativen Verfahren/Methoden, die vom DLR entwickelt wurden, und auf den Erfahrungen, die bei verschiedenen SAR-Missionen wie TerraSAR-X, TanDEM-X sowie Sentinel-1A und Sentinel-1B gesammelt wurden.
Das geometrische Kalibrierungsverfahren analysiert die Beschriftung der Quellpakete und die Entfernungsverzögerung im Hinblick auf verschiedene Fehlerbeiträge wie systematische Azimutverschiebungen und Instrumentenverzögerungen. Dies wird anhand von Referenzzielen mit bekannter Position und interner Verzögerung durchgeführt.
Die Überwachung des Instruments und damit die Kompensation von Drifteffekten wird durch eine interne Kalibrierung erreicht. Dieses Kalibrierungsverfahren muss nicht nur während der CP, sondern während der gesamten Lebensdauer des Instruments durchgeführt werden. Auf der Grundlage einer genauen internen Kalibrierungseinrichtung und der sogenannten PN-Gating-Methode (auch als PCC-Technik bekannt) werden Kalibrierungsimpulse so aktiviert, dass kritische Teile, d.h. aktive Komponenten der Signalkette, sowohl beim Empfang als auch beim Senden von diesen Impulsen erfasst werden. Auf diese Weise können Drifteffekte kompensiert und einzelne Sende-/Empfangsmodule (TRMs) während des Fluges charakterisiert werden, was letztlich die radiometrische Stabilität des SAR-Instruments über die gesamte Lebensdauer gewährleistet.
Die Ausrichtung eines SAR-Systems basiert auf der Bestimmung der tatsächlichen Ausrichtung der Antennenstrahlen, um eine korrekte Ausleuchtung des Streifens in Elevations- und Azimutrichtung zu gewährleisten. Die Bestimmung der Ausrichtung wird z.B. mit Hilfe von Bodenempfängern oder anderen geeigneten Zielen wie dem Amazonas-Regenwald durchgeführt.
Die Verifizierung des Antennenmodells basiert auf einer Reihe geeigneter Strahlen, die tatsächlich im Flug mit Hilfe von Bodenempfängern, Bodensendern oder anderen gut verteilten Zielen wie dem Amazonas-Regenwald gemessen werden. Nach erfolgreicher Verifizierung des Antennenmodells stehen Tausende von präzisen Referenzmustern für die radiometrische Korrektur während der SAR-Datenverarbeitung zur Verfügung.
Die polarimetrische Kalibrierung basiert auf der Interkanal-Charakterisierung, d.h. der Bestimmung des Kanalungleichgewichts in Amplitude und Phase zwischen den jeweiligen Kanälen und des Übersprechens. Mittels interner Kalibrierung und durch externe Messungen gegen geeignete Referenzziele werden die Verzerrungsparameter durch das Gerät abgeleitet, wobei für niedrigere Frequenzbänder auch die Faraday-Rotation berücksichtigt werden muss.
Nach der Korrektur der Antennenausrichtung des SAR-Systems, der Driftkompensation des Instruments, der radiometrischen Korrektur der Antennenmuster und der polarimetrischen Kalibrierung werden alle SAR-Datenprodukte relativ zueinander radiometrisch kalibriert. Durch die Messung des gesamten SAR-Systems anhand von Referenzzielen können die Bildinformationen schließlich in geophysikalische Einheiten umgewandelt werden (Radarquerschnitt (RCS) oder Rückstreukoeffizienten für Punkt- bzw. verteilte Ziele) und es wird eine absolute radiometrische Kalibrierung aller SAR-Datenprodukte erreicht.
Mit Ausnahme der internen Kalibrierung werden alle anderen Kalibrierungsverfahren oft als externe Kalibrierung zusammengefasst. Zu diesem Zweck müssen geeignete Kalibrierungsziele entwickelt, ein geeigneter Kalibrierungsstandorteingerichtet und eingesetzt und die Inbetriebnahmephase geplant werden.
Die wesentliche Aufgabe der interferometrischen Kalibrierung ist die Schätzung der interferometrischen Phase, d.h. die Basislinie zwischen den Satelliten, die relative Phasendrift zwischen den Instrumenten und der differentielle Ausbreitungsweg müssen mit hoher Genauigkeit bekannt sein.
Um dieses Kalibrierungskonzept jedoch auf effiziente Weise umzusetzen, wurde unser Antennenmodellansatz entwickelt und etabliert.