CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

OIM-HJEROMAN SISTEMAS DE ARMAS Función Detección Tema: Tecnología SAR Tècnica SLAR Autor : Compartido

28-11-2016 PENSAR EN NACIÓN REEDICION PUBLICO

RADARES CON APERTURA SINTETICA SAR-02.a TECNICA SLAR – Una alternativa de obtener imágenes desde una visión oblicua.

SLAR La sigla se refiere a Side-looking airborne RADAR (SLAR), Radar aerotransportado de visión lateral. Una tecnología de imagen activa que opera en la región de las microondas del spectrum1 electromagnético. SLAR opera sobre el principio de la emisión de pulsos cortos de energía de microondas y posterior grabación de la reflexión de un área dada desde el suelo. La resolución de un sistema de imágenes de radar de visión lateral en la dirección transversal de la pista (es decir, perpendicular a la trayectoria de vuelo) se determina por la duración del pulso (pulso más cortos = mayor resolución a transversal a la pista), mientras que la resolución del radar en acimut dirección (paralela a la dirección de vuelo) se determina por la longitud de la abertura de la antena (es decir, para aberturas más largas = mayor resolución de acimut) (Figura 1).

CNL-OIM-EA . HERIBERTO J E ROMAN

Debido a consideraciones prácticas, se limitará la longitud de una abertura real, en un radar de apertura sintética (SAR), imágenes de una muy amplia apertura se sintetizan mediante la integración de la información en amplitud y fase, a partir de los ecos devueltos de una muestra característica durante todo el tiempo que está a la vista del RADAR. Dado que la energía RADAR relativamente de larga longitud de onda penetra a través del vapor de agua (aun denso), las imágenes de radar son a menudo posibles en situaciones en donde la detección óptica es muy limitada o incluso imposible debido a la nubosidad persistente. La fuerza de la señal recibida por la antena de radar para una celda de resolución para un suelo dado (representado

En el contexto de una cartografía de abundante vegetación forestal, la longitud de onda del sistema de radar determinará si el SAR retro-dispersión está influenciado por el agregado de los efectos de dispersión desde la superficie o volumen iluminado. Cuando se trabaja con relativamente corta longitud de onda (es decir, 3 cm para la banda X. Figura 2.a) la energía de microondas interactúa con la superficie de la cubierta forestal, la energía es dispersada por componentes en pequeña escala desde la cubierta, tales como el follaje y las ramas pequeñas. Por lo tanto en estas longitudes de onda de la energía de radar refleja principalmente desde la superficie de la cúpula (Figura 2.a). Por el contrario, la energía RADAR con longitudes de onda relativamente largas (es decir, 74 cm para la banda métrica) penetrarán y reflejarán a partir de componentes de gran escala que componen la cubierta, incluyendo grandes ramas, tallos y hasta la superficie misma del terreno. Por lo tanto para los sistemas de radar de ondas largas la reflectancia está dominada por el volumen de la dispersión de las características de la espesura a gran escala y la exploración con dispersión de la superficie del terreno (Figura 2.b). La magnitud de la retro-dispersión de radar (es decir, la reflexión total) es una función que también depende de la variedad de las características de la superficie, incluyendo la estructura, rugosidad y el contenido de agua. Además, algunos sistemas SAR tienen la capacidad de enviar y recibir energía con diferentes polarizaciones.

Figura 2.a Para la Banda X

Figura 2.b Para la Banda Métrica

CNL-OIM-EA . HERIBERTO J E ROMAN

Bondades de ls ondas métricas para estos casos Ver La Figura 2.a, muestra el comportamiento de las ondas centimétricas (Banda X) sobre árboles aislados, reflejando así desde la superficie de cubierta, mientras que la energía de ondas métricas penetra, aún en arbolados abundantes, a través de la cubierta y refleja en los tallos y hasta la superficie del suelo Figura 2.b..

Figura 3. Expresa los efectos de la dispersión en la señal de retorno

Rebotes y desfasaje

Dado que la energía RADAR puede despolarizar la interacción con las diversas características de la superficie, la grabación de forma independiente la reflexión de la energía-como polarizado (por ejemplo, enviar verticales-verticales y recibir (VV) o enviar horizontal-horizontal y recibir (HH)) y la energía de polarización cruzada (por ejemplo enviar verticales y recibir horizontal (VH) o enviar horizontal y recibir vertical (HV)) pueden proporcionar información valiosa sobre las características de las funciones incluidas en la imagen, y puede ser particularmente útiles en el análisis del tipo de vegetación y estructura. Por ejemplo, si la energía de radar interactúa principalmente con dispersores individuales en la superficie de la cubierta, la energía no se despolariza y hay una fuerte reflexión de la energía-como polarizada. En contraste, si la energía de radar es reflejada desde múltiples dispersores dentro de la estructura de la cubierta, a menudo se despolariza y hay una fuerte reflexión de la energía de polarización cruzada (Jensen 2000). Una imagen de radar adquirida por el sistema con una frecuencia determinada, la polarización y ángulo de incidencia, por tanto, puede proporcionar información relacionada con la cubierta y su contenido de agua, tipo de vegetación, componentes de la biomasa (follaje, ramas, tallos), y la estructura de la cubierta (orientación de la hoja, índice de área foliar , geometría principal del tallo y la distribución espacial (Jensen 2000, Carver 1988.

CNL-OIM-EA . HERIBERTO J E ROMAN

Figura 4,

En cuanto a las imágenes SAR pueden proporcionar, debidamente tratadas, y obtenidas como en SLAR, información importante relativa a las propiedades de la vegetación, el formato inherentemente 2D de los datos sólo permite la estimación indirecta de atributos estructurales, pero en 3D se introduce en la escena boscosa. El desarrollo IFSAR (Interferométríco radar de apertura sintética) en los últimos años ha permitido a la medición directa de la elevación de los elementos dentro de una celda de resolución en el suelo de dispersión. Determinación de las coordenadas 3D, de superficies reflectantes utilizando IFSAR implica el análisis cuantitativo del desplazamiento de fase entre dos imágenes de radar de valores complejos obtenidos con ligeras diferencias geometrías de imagen, Figura 3. Interferometría, ver descripción

Figura 5. Correspondiente a un interferograma del

volcán Kilauea, mostrando franjas topográficas (NASA / JPL-Caltech). Clikea sobre imagen.-

CNL-OIM-EA . HERIBERTO J E ROMAN

Las diferencias de fase por interferometría, en cada punto de imagen, está relacionada con la diferencia en la longitud de trayectoria entre cada antena y el punto, la cual también depende de la elevación de la superficie. Esta información de fase interferométrica, por lo tanto es una información que puede ser combinada con el conocimiento de la geometría de detección para cada antena con el objeto de obtener un valor de elevación para cada punto de la imagen Figura 4. Debido a que la penetración de la energía de microondas en la cubierta del bosque es una función de la longitud de onda radar, la elevación interferométrica obtenida de la superficie, en un entorno forestal, es una función de la longitud de onda.

Así por ejemplo, las mediciones inter-ferométricas que pudieran ser obtenidas de un radar trabajando en Banda X, una longitud de relativamente corta. representará en primera vuelta, la superficie de cubierta, mientras que las medidas de elevación por interferometría de un sistema en ondas ya próximas a las métricas, generarán una superficie que se corresponde también con el terreno subyacente incluso hasta la vegetación bajo el bosque

ANALÍTICO ABREVIADO SLAR

La plataforma que se utilice sea esta una aeronave en vuelo (tripulado o no tripulado UAV), satélites, etc, que lleven un radar aero-transportado de visión lateral (SLAR), será un móvil que debe tener una trayectoria de desplazamiento en la dirección de vuelo, con el nadir debajo de la plataforma. El haz de microondas se transmite oblicuamente, una componente en ángulo recto respecto de la dirección de vuelo, de esta forma ilumina una franja. El alcance hace referencia a la dimensión transversal a la trayectoria, perpendicular a la dirección de vuelo, mientras que el acimut se refiere al tamaño del derrotero paralelo a la dirección de vuelo. El ancho del barrido hace referencia a la franja de la superficie sobre el suelo desde el cual serán recogidos los datos por un radar, como en este caso aerotransportado de visión lateral. En la anchura de la franja tomada, ello agregado a la magnitud del alcance, así la extensión longitudinal de la franja se define por el movimiento de la aeronave con respecto a la superficie, mientras que la anchura de la franja se mide en un sentido perpendicular a la extensión longitudinal de la hilera tomada. El SLAR es un radar de apertura real primario. Esto requiere una gran antena, razonable en cuanto a la resolución.

Figura 5. Interpretación de la resolución en alcance

Ec. 01

H = L = λ = ϴ =

es la altura de la antena (altura de vuelo) Longitud geométrica de la antena. Longitud de onda. Angulo de incidencia.

El ángulo de depresión: Es el complementario del ángulo de incidencia

CNL-OIM-EA . HERIBERTO J E ROMAN

RESOLUCIÓN ( Interpretación) La resolución de alcance (la cual se debe interpretar como la capacidad de separar los pínceles de la imagen, en la perpendicular a la dirección de vuelo) de un radar SLAR, depende de la duración del pulso transmitido. Más sobre el suelo, la resolución en alcance tiene una relación inversa con el ángulo de depresión. Figura 5, Ec-01. La resolución acimutal, mas conocida como resolución cruzada en alcance, depende del ancho de haz de la antena radar [β], es obtenida de la relación entre el tamaño físico de la antena (apertura real ) con la longitud de onda utilizada Para la expansión del haz también dependerá del alcance directo, oblicuo como se ha mencionado. Figura 6, Ec.02 Es evidente que la antena de un radar SLAR, con una abertura real, que podría ser necesaria, no se puede construir lo suficientemente grande como para conseguir la resolución acimutal deseada. Es por ello que un radar SLAR, complica su uso en el espacio debido a que las antenas serían demasiado grandes y por lo tanto su lanzamiento demasiado caro.

Figura 6. Interpretación de la resolución acimutal

Ec.02

cϴ = rp = ϴ =

Es la velocidad de la luz. La duración del pulso. Angulo de incidencia.

En vuelos de menor altura, las dimensiones pueden ser aceptadas en compromiso.

RESUMIENDO Si adoptamos un sistema de ejes ortogonales y movemos la plataforma en el sentido de las x como el indicado, el radar apuntará con ángulo ϴ (llamado también apartamiento del nadir). El ángulo entre el eje x y la línea de mira LOS, es llamado ángulo del cono, el ángulo φ entre el eje x y la proyección de la línea de mira (plano x, y), es llamado ángulo de acimut. Tanto el ángulo del cono y el de azimut, están relacionados por el cos.α = cos.φ, cos.ϵ. Figura 7, Sobre la superficie terrestre o suelo, las ondas cubren un elipsoide y llegan con un ángulo de incidencia β, con respecto a la vertical en este punto. La antena ilumina un área que se denomina footprint (huella). La dirección de llegada de las ondas, respecto del plano al horizonte, puede también ser medido.

Figura 7.

Este ángulo, el cual es el complemento de β, es llamado grazing angle (ángulo de incidencia). El ángulo ϴ = ϵ + 90º,

es usado para una descripción matemática en un sistema de coordenadas esféricas. Para la aproximación a una tierra plana, algo que es usual en radares de abordo en el corto y medio alcance; el ángulo de incidencia y el de depresión pueden suponerse iguales = ϵ y el ángulo de incidencia es β = 180 - ϴ. el vector unidad de la línea de mira LOS, que identificamos como u, se muestra como apuntando desde la antena hacia el sector explorado del suelo. Las variable u, v, w son los cosenos directores respecto a la terna x, y, z la variable u = cos.α, en el que α es el ángulo de acimut entre la línea de mira y la dirección de vuelo (eje x).

CNL-OIM-EA . HERIBERTO J E ROMAN

SISTEMAS DE ARMAS PODER MILITAR ACTUALIDAD