The calibration concept of TerraSAR-X: a multiple-mode, high-resolution SAR

Abstract

AbstractTerraSAR-X is a high-resolution X-band synthetic aperture radar (SAR) satellite due for launch in 2006. The sensor has a spatial resolution down to 1 m and operates in Stripmap, Spotlight, and ScanSAR modes with selectable or dual polarization. It can image on the left or right side of the subsatellite track, which is achieved by rolling the satellite. There are also experimental modes for wide bandwidth, providing even higher resolution, and for full polarization and along-track interferometry (ATI), the latter two being achieved by splitting the receive antenna into two halves. Owing to this high degree of flexibility of the instrument and the tight performance requirements, the calibration of the sensor is a major challenge, and new concepts are needed to keep the costs affordable. For this purpose a novel internal calibration concept was developed, the so-called PN-gating method. In using this method, individual transmit and receive modules can be characterized under the most realistic conditions. Furthermore, cost-effect concepts for external calibration are mandatory because of the large number of modes and possible antenna patterns. The characterization of the antenna is based on a precise antenna pattern model, which provides reference patterns required for the relative radiometric correction of the SAR data. The paper describes the calibration measures planned for the TerraSAR-X instrument and discusses their implementation. The concept is applicable to other advanced SAR sensors.TerraSAR-X est un satellite du radar à synthèse d'ouverture (RSO) à haute résolution en bande X prévu pour lancement en 2006. Le capteur a une résolution spatiale jusqu'à 1 mètre et opère en modes Stripmap, Spotlight et ScanSAR avec un choix de polarisation ou en double polarisation. Le capteur peut acquérir des images à gauche et à droite de la trace du satellite, ce qui est rendu possible en faisant pivoter le satellite. Il y a aussi des modes expérimentaux pour les bandes larges, résultant en une résolution encore plus grande, de même que pour la polarisation et l'interférométrie longitudinale (ATI, « along-track interferometry »), ces derniers modes étant possible en divisant l'antenne réceptrice en deux sections. En raison du haut degré de flexibilité de l'instrument et des exigences rigides au niveau de la performance, l'étalonnage du capteur pose un défi majeur et il devient nécessaire de mettre au point de nouveaux concepts pour assurer des coûts abordables. À cette fin, un concept novateur d'étalonnage interne a été développé, la méthode dite de synchronisation PN (gating). Avec l'utilisation de cette méthode, il est possible de caractériser des modules individuels de transmission et de réception dans les conditions les plus réalistes. De plus, les concepts d'effets de coûts pour l'étalonnage externe sont obligatoires à cause du grand nombre de modes et de patrons d'antenne possibles. La caractérisation de l'antenne est basée sur un modèle précis de patron d'antenne, qui fournit les patrons de référence requis pour la correction radiométrique relative des données RSO. L'article décrit les mesures d'étalonnage planifiées pour l'instrument TerraSAR-X et discute de leur mise en service. Le concept est applicable aux autres capteurs RSO avancés.[Traduit par la Rédaction]