QUA-SAR

Mit dem Projekt QUA-SAR verbinden wir klassische Forschungsfelder der Radarfernerkundung – speziell des Synthetischen Apertur Radar (SAR) – mit innovativen Konzepten der Quantentechnologien. Dazu haben wir sechs Haupanwendungsgebiete identifiziert: Einerseits werden wir die Leistungsfähigkeit der Radarsensoren an sich verbessern. Dazu zählt die Optimierung der Radarantenne, das Design des Sendesignals sowie die Unterdrückung von Mehrdeutigkeiten. Andererseits streben wir eine effizientere Verarbeitung der immensen Mengen an Radardaten an. Hierzu erforschen wir Quantenalgorithmen, welche die Leistungsfähigkeit zukünftiger Radarsensoren steigern und die Radardatenverarbeitung beschleunigen sollen.

Motivation

Quantentechnologien sind ein innovatives und dynamisches Forschungsfeld für die Radarfernerkundun. Sowohl die die Radar-Hardware also auch die Radar-Signalverarbeitung werden dabei fundamental weiterentwickelt. Im Projekt QUA-SAR wollen wir die Möglichkeiten von Quantencomputern für die Lösung komplexer Prozessierungs- und Optimierungsaufgaben in der Radarfernerkundung erforschen und ausnutzen. Insbesondere das Quantencomputing wird es uns in absehbarer Zukunft erlauben, bestimmte rechenintensive Aufgaben im Vergleich zu klassischen Computern in exponentiell verkürzter Laufzeit zu lösen. Das eröffnet viele neue Lösungswege für die anspruchsvolle und hochkomplexe Radarsignalverarbeitung und Datenauswertung.

Herausforderung

Moderne Radarfernerkundung, beispielsweise bei der Erdbeobachtung aus dem All, spielt eine immer wichtigere Rolle für die Beantwortung essentieller Fragen zur Klimadynamik. Bisherige raumgestützte Radarsensoren konnten die Erdoberfläche zwei Mal jährlich abbilden. Künftige Radarobservatorien sollen hingegen bis zu zwei Mal die Woche Aufnahmen der gesamten Erdoberfläche liefern – ein wertvoller Beitrag zur Klimaforschung!

Das bedeutet aber auch: Wir benötigen immer leistungsfähigere Radarsensoren für die Erdbeobachtung. Das betrifft vor allem die Geschwindigkeit und Qualität, mit der Radardaten erfasst werden können. Dafür entwickeln wir innovative Quantenalgorithmen, welche die Designprozess solcher Systeme beschleunigen, beziehungsweise erst lösbar machen. Die zweite Hauptanwendung neuartiger Quantencompting-Routinen und -Verfahren liegt im Bereich der Radardatenprozessierung, angefangen von der Fokussierung von SAR-Rohdaten bis hin zur SAR-Interferometrie und wissenschaftlichen Auswertung von SAR-Bildern. Auch hier erwarten wir durch den Einsatz von Quantencomputern bisher nicht dagewesene Performancesteigerungen.

Publikationen

Poster QUA-SAR