Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Entwicklung neuer Prinzipien für Mikrowellenabbildungsverfahren. Diese zielen insbesondere auf die Anwendung bei der berührungslosen Bestimmung der Position und Orientierung von einzelnen Objekten in einer Gruppe von mehreren bekannten Objekten.
Es werden unterschiedliche Konfigurationen zur Erfassung der Orts- und Frequenzabhängigkeit (bzw. Impulsantwort) der elektromagnetischen Rückstreuung der Szene berücksichtigt, u.a. monostatische Verfahren mit synthetischer fokussierter Apertur (SAR) und multifrequente Holographie mit synthetischer oder physikalischer Apertur.
Die Bildrekonstruktion bei konventionellen Verfahren beruht auf der Modellierung der Gesamtstreuung der Szene als lineare Superposition von Beiträgen einzelner, unabhängig voneinander streuender Punkte („Streuzentren“). Die bei den betrachteten Szenarien typischerweise auftretenden Mehrfachstreubeiträge werden als Ergebnis dieser Modellierung („Reflektivitätsmodell“) in fiktive Streuzentren abgebildet. Falls die fiktiven Streuzentren nicht als Ergebnis von Mehrfachstreuungen identifiziert werden, erschweren sie die Interpretation des Mikrowellenbilds im Sinne obiger Aufgabenstellung, insbesondere weil ihre Position nicht mit charakteristischen Orten der Objekte zusammenfällt.
Um zu einer signifikanten Verbesserung bei der Auswertung nach den gesuchten Objektpositionen und -orientierungen zu kommen, wird daher in dieser Arbeit das aus der Kommunikationstechnik bekannte MIMO-Prinzip (Multiple-Input-Multiple-Output) verwendet, bei dem die Szene mit Mehrfachantennen illuminiert wird. Die auf diese Weise zusätzlich gewonnene Rückstreuinformation ermöglicht die Verwendung eines erweiterten Rückstreumodells, das zwischen räumlichen Bereichen, in denen die Anregung erfolgt, und räumlichen Bereichen, in denen sich die Quellen des gemessenen rückgestreuten Feldes befinden, unterscheidet. Damit kann dieses Modell im Gegensatz zum konventionellen Modell auch Mehrfachstreubeiträge berücksichtigen. In Verbindung mit einem adäquaten Rekonstruktionsverfahren wird es somit möglich, unterschiedliche Streubeiträge zu unterscheiden. Auf diese Weise ist es unter anderem möglich, Mehrfachstreubeiträge von Einfachstreubeiträgen zu trennen und somit die in diesen Beiträgen enthaltene Information separat auszuwerten.
Die in der Arbeit entwickelten Verfahren werden anhand experimenteller Daten für verschiedene Testszenarien verifiziert.