Die Fachgruppe Missions-Engineering hat ihren Fokus auf der gesamtheitlichen Betrachtung von Satelliten-SAR-Missionen. Dazu werden übergeordnete Beobachtungsstrategien ausgearbeitet, globale Aufnahmeszenarien erstellt sowie die Durchführung der Aufnahmen und die Qualität der SAR Bilder kontrolliert. Die Arbeit der Gruppe findet hauptsächlich in den Phasen A bis E der SAR Missionen statt. In diesen Phasen wird das Design festgelegt, die Systeme werden implementiert, getestet und kalibriert. Anschließend wird die Mission operationell betrieben und gewartet.
Aufgabenbereiche
Beobachtungsstrategie und Aufnahmeplanung
SAR Systeme entwickeln sich immer mehr zu globalen “Kartierungsmaschinen”. Dies erfordert die Entwicklung von dedizierten Beobachtungsstrategien. Aktuelle und zukünftige Systeme erstellen globale Höhenmodelle, globale Waldkarten oder bilden sämtliche geomorphologisch interessanten Gebiete Erde ab. Dies ist nur mit einem ganzheitlichen Aufnahmekonzept möglich.
Das globale Aufnahmekonzept wird schon während der Planungsphase vor dem Start des Satelliten ausgearbeitet. Zu diesem Zweck werden alle relevanten Parameter wie Aufnahmemodi und die zugehörigen Datenraten, die Übertragungsraten der Bodenstation zum Downlink der Daten sowie die aufzunehmenden Gebiete zu einem in sich geschlossenen Aufnahmekonzept zusammengeführt. Analysen der Satellitenbahnen werden in dieses Konzept mit einbezogen und daraus Orbit-Parameter und Orbit-Szenarios abgeleitet. Während des Betriebs wird das Konzept weiter verfeinert und an neue wissenschaftliche Anforderungen angepasst.
Aufnahme-Monitoring
In enger Beziehung zum Aufnahmekonzept steht die Kontrolle der durchgeführten Aufnahmen und ihrer Qualität. Auf globaler Ebene werden Karten der Abdeckung und der verschiedenen Performanceparameter benötigt, um einen großflächigen Überblick über die Datenqualität und Vollständigkeit zu erhalten. Auf lokaler Ebene müssen ausgefallen Aufnahmen detektiert und neu bestellt werden, um die Vollständigkeit der Aufnahmen sicherzustellen. Dafür ist eine enge Verzahnung von Aufnahmeplanung und Aufnahme-Monitoring notwendig.
Langzeitbeobachtung des Systems
Die langfristige Beobachtung der Systemparameter einer Satellitenmission ist eine wichtige Aufgabe während der operationellen Phase der Mission. Durch die Beobachtung wird der allgemeine Status des Satellitensystems kontrolliert und langfristige Entwicklungen können detektiert und kompensiert werden. Dies ist notwendig um die Qualität der SAR-Aufnahmen sicherzustellen. Zu diesem Zweck werden Berichte über die Langzeitbeobachtung erstellt und analysiert sowie im Falle von Qualitätsverminderung Gegenmaßnahmen eingeleitet.
Die TanDEM-X Mission erzeugt mit Hilfe von SAR-Aufnahmen ein globales Höhenmodell der Erde und ermöglicht wissenschaftliche Experimente mit der bi-statischen Satellitenformation.
In der TanDEM-X Mission liegt der Fokus der Gruppe auf der dedizierten Aufnahmeplanung für das globale Höhenmodell (DEMs) und dessen Aktualisierung. Auch die Planung der wissenschaftlichen Aufnahmen wird von der Gruppe durchgeführt. Hierfür werden die Aufnahmewünsche und spezielle Anforderungen an die Aufnahmen oder die Satellitenformation aus der wissenschaftlichen Community berücksichtigt. Die Aufnahmewünsche, die von den Wissenschaftlern über den TanDEM-X Science Server eingegeben werden, werden mit Hinblick auf Formationsanforderungen und zeitlichen Beschränkungen analysiert und geplant. Die Parameter dieser Aufnahmen werden bestimmt und die Aufnahmen bestellt. Im direkten Zusammenhang mit diesen Aufnahmen steht die Anpassung und Optimierung der Satellitenformation, in der sich die beiden Satelliten zueinander bewegen um mit geeigneten Basislinien eine hohe Genauigkeit der Höhenmodelle zu erreichen.
Zur Beobachtung der Aufnahmequalität werden globale Karten erzeugt und dedizierte Analysen über die relevanten Systemparameter durchgeführt. Diese Analysen gehen wiederum in die Aufnahmeplanung ein. Das Bild zeigt eine globale Übersicht über die für das globale Höhenmodell geplanten und durchgeführten TanDEM-X Aufnahmen. Die bisher erzeugten Höhenmodelle weisen eine sehr hohe Genauigkeit sowie Detailtiefe im Vergleich zu bisher verfügbaren Höhenmodellen wie SRTM o.ä. auf.
DEM Aufnahmen Übersicht
Anzahl der von TanDEM-X durchgeführten Aufnahmen zur Erzeugung des globalen Höhenmodells.
Auch die Kalibrierung des interferometrischen Systems und der Basislinie zwischen beiden Satelliten wird von der Gruppe abgedeckt. Während der verschiedenen Missionsphasen müssen die Laufzeiten sowie die relative Phasenbeziehung zwischen beiden Satelliten analysiert und nachgestellt werden. Daraus werden Systemparameter für die interferometrische Prozessierung der SAR Daten sowie den Basislinien-Kalibrierungs-Prozessor abgeleitet, justiert und verteilt.
Tandem-L
Tandem-L ist ein Vorschlag für eine SAR-Mission zur Beobachtung dynamischer Prozesse auf der Erde. In der Tandem-L Mission ist die Gruppe in der Erstellung der globalen Aufnahmeplanung involviert. Im Vergleich zu TanDEM-X steigt die Komplexität der Planung, da diverse Anwendungsgebiete (wie Deformationsmessungen, Wald-Struktur-Abschätzung, Eis- und Gletscherabbildung sowie Ozeanbeobachtung) zu einem konsistenten Plan zusammengefügt werden müssen, wie in Abbildung 2 dargestellt. Alle Anwendungsgebiete haben verschiedene Anforderungen an Aufnahmefrequenz, Aufnahmezeitraum (Saison), Basislinien zwischen den Satelliten, Aufnahmemodi, Auflösung und Genauigkeit. Dadurch stellt diese Mission aus Aufnahmeplanungssicht eine extrem spannende Herausforderung dar.
Auch das Projektmanagement stellt bei solch komplexen Satellitenmissionen eine große Herausforderung dar. Die Gruppe ist bei Tandem-L verantwortlich für das Bodensegment-Projektmanagement.
Aufnahmenkonzept Tandem-L
Schematische Darstellung der Erstellung des Aufnahmekonzepts für Tandem-L.
