Fundamentos Radar

Radar interferométrico de apertura sintética

En la tecnología de radar, la interferometría se refiere a todos los métodos de medición en los que se evalúa un ángulo de fase de la señal recibida. La Radar interferométrico de apertura sintética (InSAR) es una técnica de radar de formación de imágenes en la que se calcula información adicional comparando las fases de dos imágenes obtenidas desde diferentes ángulos de aspecto. Se supone que la contribución interna, ligada a las propiedades físicas, geométricas y dieléctricas de los blancos, permanece estable entre los dos disparos y que sólo el punto de vista provoca la diferencia de fase.

La resolución de los dispositivos de radar para la medición de distancias está limitada por el ancho de banda de su transmisor. En dispositivos radar con modulación simple de la longitud del pulso transmitido, y en dispositivos radar con modulación intra-pulso por el ancho de banda del pulso transmitido, se puede utilizar una medida directa de la fase de la señal de eco para una medida de distancia mucho más precisa.

Desgraciadamente, la distancia de medición no equívoca depende de la repetición cíclica de la onda sinusoidal y es igual a más o menos la mitad de la longitud de onda. Aunque la fase se puede medir con bastante precisión en el intervalo de −π < φ ≤ +π dentro de una longitud de onda, no se puede distinguir la misma información de la de un múltiplo de esa longitud de onda. Por ejemplo, dos objetos separados media longitud de onda son indistinguibles de otros dos que están separados una longitud de onda y media o dos longitudes de onda y media, y así sucesivamente.

El requisito previo obligatorio para un radar de este tipo es que sea coherente y que produzca una imagen bidimensional mediante el giro, rotación o movimiento lineal de la antena. La información de fase medida se almacena para cada píxel. Todo el proceso se repite desde otra posición de la antena. Para cada punto de la imagen, la diferencia de fase de los dos datos es una medida de la diferencia de distancia ΔR y, por tanto, también de su distancia (véase la figura 1).

Gracias al procesamiento de imágenes, ahora es posible obtener una precisión de medición de hasta fracciones de longitud de onda al comparar imágenes bifásicas. También en este caso surgen ambigüedades, pero mucho menos que con la medición directa. Comparando con los píxeles vecinos y evaluando la probabilidad de un salto de fase, estas ambigüedades pueden eliminarse.

Como resultado, la imagen de fase de cada medición individual es caótica y aparece como un patrón de ruido coloreado. Sólo la diferencia de fase entre las dos imágenes proporciona información evaluable sobre la distancia. Existen relaciones trigonométricas sencillas entre la diferencia de fase y la distancia exacta. La distancia entre las dos posiciones de la antena (la línea de base) es un multiplicador de la diferencia de fase. Debe ser lo suficientemente pequeña como para que las condiciones de reflexión entre las dos mediciones no cambien.

La interferometría InSAR se desarrolló originalmente para la teledetección de la superficie terrestre mediante radar de apertura sintética. Por ejemplo, durante la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) en febrero de 2000, se desplegó una segunda antena receptora a lo largo de una rampa de 60 metros de longitud. Los dos conjuntos de datos se tomaron simultáneamente. En la misión en tándem de ERS-1 y ERS-2  las dos mediciones se tomaron consecutivamente.

Esta técnica también se utiliza para aplicaciones terrestres con un método apropiado. En este caso, se denomina Ground Based Interferometric SAR (GBInSAR). En este caso, los cambios en el entorno pueden medirse con una precisión milimétrica, como los cambios en la capa de hielo, los corrimientos de tierras, la actividad volcánica, las fallas tras los terremotos y la vigilancia estática de estructuras.