Polarizarea SARdescrie orientarea câmpului electromagnetic transmis și recepționat de un sistem radar cu apertură sintetică. Deoarece diferite suprafețe și structuri împrăștie câmpurile orizontale și verticale în mod diferit, polarizarea este una dintre cele mai utile variabile pentru interpretarea imaginilor SAR.
Acest ghid explică cele patru canale de polarizare liniară - HH, HV, VH și VV - și cele trei moduri de achiziție utilizate în mod obișnuit: polarizare simplă, polarizare duală și polarizare completă (quad). De asemenea, prezintă modul în care inginerii aleg un mod pentru teledetecție, testarea radarului și evaluarea sistemului de antene.
Ce este polarizarea SAR?
Majoritatea sistemelor SAR spațiale utilizează polarizarea liniară orizontală (H) și verticală (V). Un cod de canal din două litere identifică mai întâi polarizarea transmisă și apoi polarizarea recepționată. De exemplu, HH înseamnă transmisie orizontală și recepție orizontală, în timp ce HV înseamnă transmisie orizontală și recepție verticală.
Polarizarea este importantă deoarece o țintă poate păstra polarizarea incidentă, o poate roti sau poate depolariza o parte din retur. Rugozitatea suprafeței, geometria, proprietățile dielectrice, lungimea de undă, unghiul de incidență și structura internă influențează toate retrodifuzia măsurată. Prin urmare, polarizarea ar trebui interpretată împreună cu banda de frecvență, geometria de vizualizare și datele de imagine calibrate.
Ce înseamnă HH, HV, VH și VV?
| Canal | Transmite | Primi | Clasificare |
|---|---|---|---|
| HH | Orizontală | Orizontală | Co-polarizat |
| HV | Orizontală | Vertical | Polarizare încrucișată |
| VH | Vertical | Orizontală | Polarizare încrucișată |
| VV | Vertical | Vertical | Co-polarizat |
HH și VV sunt canale copolarizate deoarece polarizările de transmisie și recepție sunt aceleași. HV și VH sunt canale polarizate încrucișat deoarece polarizarea de recepție este ortogonală față de polarizarea transmisă. Într-un sistem monostatic reciproc calibrat, răspunsurile HV și VH sunt adesea similare, dar ambele canale sunt reținute în măsurători polarimetrice complete.
Cele trei moduri principale de polarizare SAR
1. Polarizare unică
O achiziție cu polarizare unică înregistrează un singur canal, cel mai frecvent HH sau VV. Oferă un volum de date mai mic și o procesare mai simplă atunci când este suficient un singur canal validat. Limitarea este că un singur canal oferă mai puține informații despre mecanismele de împrăștiere și structura țintei.
2. Polarizare duală
O achiziție cu polarizare duală înregistrează două canale. Combinațiile comune includ HH+HV și VV+VH, unde radarul transmite o polarizare și primește atât retururi co-, cât și polarizate încrucișat. Unele sisteme acceptă, de asemenea, o pereche co-pol, cum ar fi HH+VV. Datele cu polarizare duală adaugă o discriminare utilă, menținând în același timp rata de date și cerințele de procesare mai ușor de gestionat decât polarimetria completă. ESA afirmă că Sentinel-1 acceptă VV+VH sau HH+HV în schemele sale cu polarizare duală.
3. Polarizare completă sau cvadrupală
SAR polarimetric complet înregistrează HH, HV, VH și VV ca canale complexe. Un radar clasic quad-polar transmite H și V în secvență și primește atât semnale H, cât și V, păstrând informațiile despre amplitudine și fază relativă. Acest lucru permite analiza matricei de împrăștiere și descompunerea, clasificarea și caracterizarea detaliată a țintelor.
Compromisul constă într-o complexitate mai mare a sistemului, o cerere mai mare de calibrare, volumul de date și efortul de procesare. În funcție de senzor, funcționarea full-polar poate implica, de asemenea, o bandă mai îngustă sau constrângeri de achiziție diferite. Polarizarea compactă este o altă arhitectură SAR validă, dar este distinctă de modurile liniare tradiționale cu un singur, două și patru polarități discutate aici.
Co-polarizare vs. polarizare încrucișată
Canalele copolarizate păstrează adesea reveniri puternice de la suprafețe și structuri care mențin polarizarea transmisă. Revenirile polarizate încrucișat indică faptul că procesul de împrăștiere a modificat o parte a stării de polarizare prin împrăștiere volumică, reflexii multiple, geometrie complexă sau structură anizotropă.
- Apă calmă și suprafețe netede:apar adesea întunecate atunci când cea mai mare parte a energiei este reflectată departe de radar; rugozitatea, vântul și unghiul de incidență pot crește retrodifuzia.
- Vegetaţie:Ramurile, trunchiurile și frunzele creează împrăștiere a volumului, astfel încât canalele cross-polar pot adăuga informații structurale valoroase.
- Zone urbane:Clădirile și suprafețele solului pot genera reveniri co-pol puternice și împrăștiere cu dublă ricoșeu, în funcție de orientare și geometria imaginii.
- Sol, zăpadă și gheață:Umiditatea, rugozitatea, adâncimea, lungimea de undă și structura internă afectează toate răspunsul la polarizare.
Acestea sunt principii de interpretare, nu reguli universale. Un canal nu ar trebui selectat independent de banda radar, unghiul de incidență, rezoluție, anotimp și calitatea calibrării.
Cum să alegi un mod de polarizare SAR
| Cerinţă | Punct de plecare practic |
|---|---|
| Monitorizare pe arie extinsă sau volum limitat de date | Single-pol atunci când un canal validat îndeplinește obiectivul de detectare |
| Discriminare în funcție de vegetație, agricultură sau acoperire terestră | Date cu polarizare duală și încrucișată pentru informații suplimentare despre împrăștiere |
| Cartografierea gheții marine, a oceanului sau a inundațiilor | Alegeți modurile bazate pe HH sau VV în funcție de bandă, unghiul de incidență și metoda validată |
| Clasificare avansată sau descompunere prin împrăștiere | Quad-polar complet atunci când sunt necesare informații pe patru canale calibrate în fază |
Cel mai bun mod este specific aplicației. Inginerii ar trebui să compare conținutul informațiilor cu acoperirea, rezoluția, raportul semnal-zgomot, banda de măsură, timpul de revizitare, resursele de procesare și capacitatea de calibrare.
Considerații privind antena și RF pentru radarul polarimetric
Măsurătorile polarimetrice fiabile depind de mai mult decât algoritmul de procesare. Antena și lanțul RF trebuie să mențină performanțe stabile în ambele canale de polarizare. Parametrii importanți includ:
- frecvența de funcționare și lățimea de bandă instantanee;
- echilibrul câștigului și al diagramei de radiație între porturile H și V;
- izolare port-la-port și discriminare interpolară;
- stabilitate a amplitudinii și a fazei;
- Calibrarea VSWR, a interfeței conectorului și a cablului;
- alinierea antenei, geometria de montare și planul de referință de calibrare.
Consumabile RF MISOantene cu corn cu polarizare duală, antene corn cu polarizare dublă în bandă largăși alte soluții de antene RF pentru radar, măsurare și integrare de sisteme. Selectarea modelului trebuie să se bazeze întotdeauna pe fișa tehnică actuală și pe cerințele complete de testare.
Întrebări frecvente
Care literă apare prima într-un cod de polarizare SAR?
Prima literă identifică polarizarea transmisă, iar a doua identifică polarizarea recepționată. HV înseamnă transmisie orizontală și recepție verticală.
Care este diferența dintre SAR cu două poli și SAR cu patru poli?
Dual-pol înregistrează două canale, de obicei HH+HV sau VV+VH. Quad-pol înregistrează HH, HV, VH și VV și păstrează relațiile necesare pentru analiza polarimetrică completă.
Este întotdeauna o polarizare SAR cea mai bună?
Nu. Cel mai util mod depinde de țintă, lungimea de undă a radarului, unghiul de incidență, rezoluție, condițiile de mediu și obiectivul de procesare.
De ce sunt utile canalele cross-polar?
HV sau VH pot dezvălui împrăștierea care modifică polarizarea incidentă, în special împrăștierea volumului și ținte complexe din punct de vedere structural, cum ar fi vegetația.
Concluzie
Polarizarea SAR controlează modul în care un radar iluminează o țintă și modul în care este măsurat câmpul returnat. HH și VV sunt canale copolarizate, în timp ce HV și VH sunt polarizate încrucișat. Canalul single-polar oferă eficiență, canalul dual-polar adaugă discriminare, iar quad-polar complet oferă cel mai complet set de date polarimetrice liniare. Rezultatele precise necesită luarea în considerare împreună a modului de achiziție, a sistemului de antenă, a metodei de calibrare și a cerințelor aplicației.
Pentru selecția antenei sau asistență pentru măsurarea polarimetrică RF, consultați instrucțiunile RF MISO.capacitatea de testare a antenei or Contactați echipa RF MISO.
Referințe și lecturi suplimentare
Pentru a afla mai multe despre antene, vă rugăm să vizitați:
Data publicării: 28 iunie 2024
