Analyse und Optimierung von Phased-Array-Radarnetzwerken und deren Radar-Ressourcen-Management

Abstract

Die zunehmende Nutzung des Weltraums in unserer modernen Gesellschaft erfordert eine genaue Kenntnis der Weltraumlage zur Vermeidung von Kollisionen und Vorhersage von Wiedereintritten. Kooperative Netzwerke von Phased-Array-Radaren bieten die Möglichkeit einer Leistungssteigerung der Weltraumüberwachung bezüglich erdnaher Orbits in Hinsicht auf die räumliche Abdeckung, die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der Bahnbestimmung. In diesem Projekt werden eine Vielzahl erforderlicher Methoden und Algorithmen für Betrieb und Signalverarbeitung erarbeitet und anhand von Simulationen analysiert und optimiert. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Entwicklung und Optimierung eines dynamischen Radar-Ressourcen-Managements, um eine effiziente Nutzung der Netzwerke zu gewährleisten. Zwei verschiedene Ausprägungen von Netzwerken werden betrachtet, lokale Netzwerke mit einem Abstand bis zu wenigen hundert Metern zwischen Sendern und Empfängern und Netzwerke mittlerer Ausdehnung mit einem Abstand von einigen hundert Kilometern zwischen den Stationen. Die Ergebnisse liefern Lösungen für eine effektive Nutzung verschiedener Netzwerktopologien und die sich ergebenden methodischen Herausforderungen. The increasing use of space in our modern society requires a precise understanding of the space environment to avoid collisions and predict re-entries. Cooperative networks of phased-array radars offer the potential for enhanced space monitoring of near-Earth orbits in terms of spatial coverage, sensitivity, and accuracy of orbit determination. This project develops a variety of necessary methods and algorithms for operation and signal processing, which are analyzed and optimized through simulations. An important aspect of this is the development and optimization of a dynamic radar resource management to ensure efficient use of the networks. Two different types of networks are considered: local networks with a distance of up to a few hundred meters between transmitters and receivers, and networks of medium range with a distance of several hundred kilometers between the stations. The results provide solutions for the effective use of various network topologies and the resulting methodological challenges.