Radar-Altimeter

Mit Radar-Altimeter (RA, dt. Radarhöhenmesser oder Funkhöhenmesser) werden seit 1938 Radargeräte bezeichnet, die die Höhe eines Luftfahrzeuges oder Satelliten über Grund (engl. Above Ground Level, AGL) die im Gegensatz zu Primär-Radar-Anlagen (Primary Surveillance Radar, PSR) nur die Höhe AGL durch die Laufzeit zwischen der Aussendung von hochfrequenten Signalen durch den Radar-Altimeter-Sender und dem Empfang eines am Erdboden reflektierten Echos im Radar-Altimeter-Empfänger bestimmen.

Barometrische Höhenmesser (engl. Barometric Altimeter) werden zwar auch zur Höhenmessung eines Luftfahrzeuges über Grund verwendet, wobei die Anzeige aus dem Luftdruck abgeleitet wird, der auf den Luftdruck in Höhe des Meeresspiegels (QNH, 1013 hPa) definiert wurde. Da jedoch lokal der Luftdruck variieren kann, muss anders als beim Radar-Altimeter bei Nutzung des barometrischen Höhenmessers während des Anflugs dieser auf den aktuell auf dem Zielflugplatz herrschenden Platzluftdruck eingestellt werden.

Barometrische Höhenmesser und Radar-Altimeter gehören mittlerweile zur Navigationsausrüstung von kommerziell genutzten Luftfahrzeugen. Im Gegensatz zu barometrischen Höhenmessern werden Radar-Altimeter in der Regel nur während des Anflugs bis zur Landung eines Luftfahrzeuges in Höhen von max. 2500 ft (engl. feet, dt. Fuß) genutzt. Obwohl manche FMCW-Radar-Altimeter auch bis 5000 ft oder höher die Höhe über AGL messen konnten, erfolgt die Messung, da Radar-Altimeter mit einer analogen Schnittstelle gemäß dem Standard ARINC-552 A im Gegensatz zur Nutzung der digitalen ARINC Daten-Schnittstelle auf 2500 ft begrenzt waren, derzeit nur noch bis 2500 ft. Radar-Altimeter nach dem FMCW-Prinzip (Erklärung siehe unten) wurden auch schon für Maximalhöhen von 20 000 ft AGL gebaut, während gepulste Radar-Altimeter bis 70 000 ft AGL oder mehr gebaut wurden, z. B. der Typ AN/APN-159.

Vereinzelt wurde die Messung der Höhe auch als Distance (dt. Entfernung) und Radar-Altimeter daher als Distance Measuring Equipment bezeichnet, was jedoch zu Verwechslung mit dem von der ICAO seit 1950 in ICAO Annex 10 standardisierten Distance Measuring Equipment führen konnte. ICAO DME nutzen im Gegensatz zu PSR-Sensoren für die Messung der Schrägentfernungen zwischen den in Luftfahrzeugen eingebauten Interrogatoren (dt. Abfrager) die aktiven Antworten auf die Abfragen, die von verzögert antworteten Transponder am Boden ausgestrahlt werden.

Je nach Alter, technischen Anforderungen, z. B. geforderte max. Höhe über Grund, Genauigkeit und geforderte Auflösung der Höhenmessung oder der Update-Rate-Messwerte werden unterschiedliche-Modulationsarten verwendet. Dabei unterscheidet man zwischen:

Für FM-CW-Radar-Altimeter für Luftfahrzeuge wurde von der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) dem Flug-Navigationsfunkdienst (engl. Aeronautical Radionavigation) der Frequenzbereich von 4,2 GHz bis 4,4 GHz weltweit zugewiesenen. In Deutschland ist diese Zuweisung in der Vollzugsordnung für den Funkdienst (VO Funk) geregelt.

Puls-Radar-Altimeter für Luftfahrzeuge arbeiten, je nach Alter, technischen Anforderungen und Design, z. B. im L-Band bei 1,63 GHz oder im X-Band zwischen 9,345 GHz und 9,406 GHz.

Soll nicht nur die Höhe über Grund (AGL) für ein einzelnes Luftfahrzeug, sondern die Gelände-Topographie mittels eines Luftfahrzeuges oder Satelliten vermessen werden, ist der Aufwand um die gewünschte Auflösung zu erhalten (je nach geforderter Auflösung der Höhe und der Größe der erfassten Flächenzellen hierfür), weitaus höher. Die durch Messung erhaltene Daten werden dabei in einem digitalen Höhenmodell (engl. Digital Elevation Model, DEM) zusammengefasst. Daraus kann man ein dreidimensionales Modell der Erdoberfläche berechnen. Bei der Berechnung des digitalen Höhenmodells versucht man meist störende Höhen-Messwerte, die von Reflexion von Objekten auf der Erdoberfläche, wie z. B. Bäume, Gebäude, Hochspannungsleitungen stammen, herauszufiltern.

Außer traditioneller Methoden und Radar-Altimeter-Daten werden manchmal zur Erstellung von digitalen Höhenmodellen auch Messdaten verwendet, die mit Hilfe von LIDAR (engl. Light Detection and Ranging) oder SAR (engl. Synthetic Aperture Radar) erfasst wurden. Bekannt sind z. B. DEM-Daten die während der Space Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) erfasst wurden, durch das Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) oder der Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI).

Digitale Geländemodelle dienen z. B. auch zur Erstellung von topografischen Karten.

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