Интерферометричен радар със синтетична апертура
Изображение 1: Фазовата разлика Δφ (т.е. разликата в разстоянието ΔR) е мярка за разстоянието до отражателя; колкото по-близо е отражателят до антената, толкова по-голяма е тази фазова разлика.
Изображение 1: Фазовата разлика Δφ (т.е. разликата в разстоянието ΔR) е мярка за разстоянието до отражателя; колкото по-близо е отражателят до антената, толкова по-голяма е тази фазова разлика.
Интерферометричен радар със синтетична апертура
В радиолокационната техника интерферометрията се отнася до всички методи за измерване, при които се оценява фазовият ъгъл на приетия сигнал. Интерферометричен радар със синтетична апертура (InSAR) изобразителна радиолокационна техника, при която се изчислява допълнителна информация чрез сравняване на фазите на две изображения, получени от различни ъглови точки. Предполага се, че вътрешният принос, свързан с физическите, геометричните и диелектричните свойства на целите, остава стабилен между двете изображения и че само гледната точка причинява фазовата разлика.
Разделителната способност на радарните устройства за измерване на разстояния е ограничена от широчината на честотната лента на техния предавател. При радарни устройства с проста импулсна модулация на дължината на излъчвания импулс и при радарни устройства с вътрешно-импулсна модулация от широчината на честотната лента на излъчвания импулс за много по-точно измерване на разстоянието може да се използва директно измерване на фазата на ехосигнала.
| φ = − | 4π·R | където | R = разстоянието до отражателя λ = дължината на вълната на сондиращият сигнал |
(1) |
| λ |
За съжаление, неточното измерване на разстоянието зависи от цикличното повторение на синусоидалната вълна и е равно на плюс или минус половината от дължината на вълната. Въпреки че фазата може да бъде измерена сравнително точно в диапазона −π < φ ≤ +π в рамките на една дължина на вълната, същата информация не може да бъде разграничена от тази от разстояние, кратно на тази дължина на вълната. Например два обекта, отдалечени на половин дължина на вълната, не се различават от два други, които са на разстояние една и половина дължини на вълната или две и половина дължини на вълната и т.н.
Задължителна предпоставка за такъв радар е той да бъде кохерентен и да създава двуизмерно изображение чрез завъртане, въртене или линейно движение на антената. Измерената фазова информация се съхранява за всеки пиксел. Целият процес се повтаря от друга позиция на антената. За всяка точка от изображението фазовата разлика на двете части от данни е мярка за разликата в разстоянието ΔR, а следователно и за нейното разстояние (вж. изображение 1).
| ΔR = f(φ1 − φ2) | (2) |
Благодарение на обработката на изображенията сега е възможно да се постигне точност на измерването до части от дължината на вълната при сравняване на двуфазни изображения. Тук отново възникват неясноти, но в много по-малка степен, отколкото при прякото измерване. Чрез сравняване със съседни пиксели и оценка на вероятността за фазов скок тези неясноти могат да бъдат отстранени.
В резултат на това фазовият образ на всяко отделно измерване е хаотичен и изглежда като модел от цветен шум. Единствено фазовата разлика между двете изображения предоставя информация за разстоянието, която може да бъде оценена. Съществуват прости тригонометрични зависимости между фазовата разлика и точното разстояние. Разстоянието между двете позиции на антената (базовата линия) е множител за фазовата разлика. То трябва да е достатъчно малко, за да не се променят условията на отражение между двете измервания.
Първоначално интерферометрията InSAR е разработена за дистанционно наблюдение на земната повърхност с помощта на радар със синтетична апертура. Например по време на мисията за радиолокационна топография на совалките (SRTM) през февруари 2000 г. втора приемна антена беше разположена по протежение на 60-метрова рампа. Двата набора от данни бяха получени едновременно. По време на тандемната мисия на ERS-1 и ERS-2 двете измервания бяха направени последователно.
Тази техника се използва и за наземни приложения с подходящ метод. Тук тя се нарича наземна интерферометрична SAR (Ground Based Interferometric SAR, GBInSAR). Тук промените в околната среда могат да се измерват с точност до милиметър, като например промени в ледената шапка, свлачища, вулканична дейност, разломи след земетресения и статично наблюдение на структури.