Beim synthetischen Operationsradar (SAR) wird die Bewegung der Radarplattform (z. B. eines Flugzeugs oder Satelliten) genutzt, um elektronisch eine große Antennenapertur zu simulieren. Während sich die Plattform entlang einer Bahn bewegt, sendet das SAR-System in regelmäßigen Abständen Radarimpulse an die Erdoberfläche. Von der Oberfläche reflektierte Radarechos werden von der Antenne gesammelt und aufgezeichnet. Durch die Verarbeitung dieser Echos mit präzisen Zeit- und Phaseninformationen erstellt SAR ein hochauflösendes Bild des Geländes unterhalb der Flugbahn.
Je höher die synthetische Blende (die durch die Plattformbewegung bestimmt wird) ist, desto höher ist die Auflösung des resultierenden Bildes. Mit dieser Methode kann SAR eine feine räumliche Auflösung erreichen, die mit der einer physikalisch größeren Antenne vergleichbar ist.
Der SAR-Sensor sendet Mikrowellenradarimpulse an die Erdoberfläche und empfängt reflektierte Echos von Objekten auf dem Boden oder im Wasser. Es besteht aus einem Antennensystem, Sender, Empfänger und Signalprozessor.
Das Antennensystem sammelt Radarechos über eine bestimmte Streifenbreite, während der Sender die Radarimpulse erzeugt und der Empfänger die reflektierten Signale erfasst. Der Signalprozessor verarbeitet diese Signale dann, um SAR-Bilder zu erstellen, indem er Algorithmen anwendet, die Plattformbewegungen, atmosphärische Effekte und andere Faktoren korrigieren, die die Bildqualität beeinflussen können.
Bei dieser Verarbeitung werden Radarechos kombiniert und fokussiert, um ein kohärentes Bild mit hoher räumlicher Auflösung zu erzeugen.
Synthetic Aperture Sonar (SAS) funktioniert ähnlich wie SAR, jedoch in der Unterwasserumgebung. SAS verwendet akustische Wellen anstelle von Mikrowellenradarimpulsen. Es sendet Schallwellen von einem Sonarsystem aus, das auf einer mobilen Plattform (z. B. einem Schiff oder einem Unterwasserfahrzeug) gezogen oder montiert ist. Akustische Wellen breiten sich durch Wasser aus und werden von Objekten auf dem Meeresboden oder in der Wassersäule reflektiert.
Der Sonarempfänger sammelt die reflektierten Signale und durch die Verarbeitung dieser Signale mit präzisen Zeit- und Phaseninformationen synthetisiert SAS ein hochauflösendes Bild des Meeresbodens oder von Unterwasserobjekten. Diese Technologie ist für maritime Anwendungen wie Unterwassererkundung, Meeresarchäologie und Meeresbodenkartierung wertvoll.
Das Grundprinzip des Radars mit synthetischer Apertur (SAR) liegt im Konzept der Apertursynthese.
SAR erreicht eine hochauflösende Bildgebung, indem es mithilfe der Bewegung der Radarplattform effektiv eine große Antennenapertur simuliert. Während sich die Plattform entlang eines Pfades bewegt, sammelt SAR Radarechos von verschiedenen räumlichen Orten auf der Land- oder Wasseroberfläche. Durch die kohärente Verarbeitung dieser Echos mit präzisen Zeit- und Phaseninformationen rekonstruiert SAR ein detailliertes Bild der Szene unterhalb der Flugbahn.
Diese Fähigkeit ermöglicht es SAR, eine feine räumliche Auflösung zu erreichen und die physikalischen Einschränkungen herkömmlicher Radarsysteme mit festen Antennenaperturen zu überwinden.
Das Radar mit synthetischer Apertur (SAR) hat ein laterales Erscheinungsbild, da es durch die Übertragung von Radarimpulsen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Radarplattform funktioniert. Bei der Vorwärtsbewegung der Plattform werden die Radarimpulse seitlich schräg auf den Boden bzw. die Wasseroberfläche gerichtet.
Von der Oberfläche reflektierte Radarechos werden von der SAR-Antenne empfangen, die darauf ausgerichtet ist, Signale von der Wegseite der Plattform zu sammeln. Diese seitliche Ausrichtung ermöglicht es SAR, bei jedem Durchgang einen breiten Streifen abzudecken und das darunter liegende Gelände vollständig abzudecken, wodurch es sich für Anwendungen eignet, die großflächige Bildgebung und Überwachung erfordern.