RADAR DE ABERTURA SINTÉTICA SAR

Transcrição

1 RADAR DE ABERTURA SINTÉTICA SAR Prof. João A. Lorenzzei Divisão de Sensoriameno Remoo Insiuo Nacional de Pesquisas Espaciais INPE

2 COMO OS RADARES FOCAM SUA ENERGIA Feixe pincel Feixe leque Lobos laerais Lobo cenral β(azimue) Ângulo cônico do feixe principal (elevação) Padrão de anena Elevação Padrão de anena Azimue

3 O campo elérico (E) e o campo magnéico (H) de uma onda eleromagnéica

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5 RAR: Radar de Aberura Real O problema da resolução em range

6 MEDIDAS EM RANGE Reroespalhameno causado por 1 Reroespalhameno causado por Recebe para Medidas acuradas em range demandam pulsos curos T(largura do pulso no empo) Resolução em range = c T/

7 RAR: Radar de Aberura Real O problema da resolução em range

8 RAR: Radar de Aberura Real RResolução em azimue O problema da resolução azimual

9 Desvanagens do Radar de Aberura Real Resolução em range é limiada pela largura emporal do pulso; alas resoluções exigem pulsos muio curos Para um radar insalado num saélie, ou num avião, isso exige um pulso de grande poência. Solução: Esse problema foi resolvido pela codificação do pulso, variando a frequência de ransmissão durane a emissão do pulso, aumenando-se sua largura de banda, sem necessidade de encurar o pulso.

10 Desvanagens do Radar de Aberura Real Resolução em azimue é deerminada pelo padrão azimual do feixe radar A resolução piora com o aumeno da disância em range; Uma melhor resolução azimual requer maiores anenas; Anenas muio grandes são impraicáveis para uso em aeronaves ou saélies. Solução: Para um Radar de Aberura Sinéica, isso foi resolvido, uilizandose do fao de que uma anena em movimeno vê um mesmo alvo segundo várias posições sucessivas, enquano o mesmo se enconra em seu campo de iluminação. Isso pode ser uilizado para gerar uma anena, ou aberura sinéica, equivalene a uma grande anena esacionária observando o mesmo alvo.

11 Conceio de Aberura Sinéica

12 Resolvendo o problema da resolução em range

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14 Processameno de imagens SAR = empo azimual Fone: Mura (9) Aquisição dos dados SAR Pulsos ransmiidos = empo azimual Ecos recebidos = empo radial = empo radial Mariz dos dados bruos Dados bruos (ERS-1)

15 Processameno de imagens SAR Fone: Mura (9) Objeivo: - Transformar a mariz de ecos recebidos em uma imagem SAR Dados e imagem do saélie ERS-1 (banda C)

16 Fone: Mura (9) Análise de um alvo ponual P- variação em range O chirp: é um sinal modulado linearmene em frequência (FM) s Acos Kr Ampliude Ampliude A τ Onde: Tp Equação do chirp: Frequência da Fase poradora quadráica Tp / Fase Tp / τ f Frequência Bp τ Fase: Frequência base: ( ) Kr d ( ) f ( ) d Taxa de variação de frequência: Kr Largura de banda do chirp: Bp = Kr*Tp K r Bp Resolução em range = c/bp Tp

17 Fone: Mura (9) Análise de um alvo ponual P- Variação Azimual Variação da disância enre o sensor (anena) e um alvo ponual P e H r s r V y azimue P - Enquano o sensor se move a uma velocidade V, a disância enre o sensor e um alvo ponual P, varia de acordo com: r range r [ V( )] r V (. r. Expansão de Taylor OBS: r() varia de forma quadráica com o empo durane o deslocameno do sensor SAR r() ) Variação de fase do sinal em azimue ( ) 4 r 4 ( r V. r ) e r s

18 Fone: Mura (9) Análise de um alvo ponual P- Variação Azimual e r s r x V Modulação linear de frequência em azimue, ou variação de frequência Doppler. H range y azimue P y e 4 r s Fase: ( ) Frequência Doppler: f ( ) 4 r 4 1 Taxa de variação de frequência Doppler: V ( r ). r d ( ) V ( d r Largura de banda em azimue: B K ) K a D V B ) K a ( s e Resolução em azimue: a da / D a Fase B D 1 f D Frequência B Doppler D Aberura sinéica

19 Processameno de imagens SAR Fone: Mura (9) Réplicas do Sinal FM em range e azimue Chirp em range Chirp em azimue K r Tp / Tp / Fase e 4 r s Fase f Frequência K r Bp B D 1 f D Bp Tp Resolução em range: c/bp Frequência B Doppler D Aberura sinéica Resolução em azimue: V/BD A largura de banda chirp em range é da ordem de dezenas de Megaherz (MHz) A largura de banda chirp em azimue é da ordem de alguns de Kiloherz (KHz)

20 Processameno de imagens SAR Fone: Mura (9) Compressão na direção de range Linha de dados bruos * Linha de dados comprimidos em range Réplica do chirp Ilusração do sinal comprimido Resolução em range = c/bp range Dados bruos range Dados após a compressão em range

21 Processameno de imagens SAR Compressão na direção de azimue Coluna de dados comprimidos em range * Coluna de dados comprimidos em azimue Réplica da variação de freqüência Doppler do sinal Filro casado Ilusração de um alvo ponual após compressão de range e azimue Resolução em azimue = V/BD Dados após a compressão em range Imagem após a compressão em azimue range range Fone: Mura (9)

22 a) Três ecos radar com sobreposição b) Sinal composo recebido pelo radar c) Resulado da compressão com os sinais dos rês alvos separados

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24 O deslocameno azimual dx é igual a (R/V)v r onde R=dis. SAR/alvo; V=vel. SAR; v r = vel. range

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26 A reflexão da Radiação Eleromagnéica no Mar Reflexão especular e incoerene da radiação numa superfície: a) incidência normal, reflexão especular; b) incidência normal, superfície com ondas; c)incidência oblíqua, reflexão especular; d) incidência oblíqua, superfície com ondas.

27 Para ângulos de incidência (θ) enre e 6 º o rero-espalhameno pelo oceano é causado por ressonância Bragg com ondas curas (capilares ou capilar-gravidade curas) B sen n r ; n 1,,...

28 Efeios das modulações hidrodinâmica e il sobre sigma zero

29 Modulação por Velociy Bunching R min H 1/ 3 V Menor comprimeno de onda azimual deecável pelo SAR