Noções básicas de radar

Radar de abertura sintética interferométrica

Na tecnologia de radar, a interferometria se refere a todos os métodos de medição nos quais um ângulo de fase do sinal recebido é avaliado. A radar de abertura sintética interferométrica (InSAR) é uma técnica de radar de imagem na qual informações adicionais são calculadas pela comparação das fases de duas imagens obtidas de diferentes ângulos de aspecto. Supõe-se que a contribuição interna, vinculada às propriedades físicas, geométricas e dielétricas dos alvos, permaneça estável entre os dois disparos e que somente o ponto de vista cause a diferença de fase.

A resolução dos dispositivos de radar para medição de distância é limitada pela largura de banda de seu transmissor. Para dispositivos de radar com modulação de pulso simples do comprimento do pulso transmitido e em dispositivos de radar com modulação intrapulso pela largura de banda do pulso transmitido, uma medição direta da fase do sinal de eco pode ser usada para uma medição de distância muito mais precisa.

Infelizmente, a distância de medição não inequívoca depende da repetição cíclica da onda senoidal e é igual a mais ou menos metade do comprimento de onda. Embora a fase possa ser medida com bastante precisão no intervalo de −π < φ ≤ +π dentro de um comprimento de onda, a mesma informação não pode ser distinguida daquela de um múltiplo desse comprimento de onda. Por exemplo, dois objetos separados por meio comprimento de onda são indistinguíveis de outros dois que estejam separados por um comprimento de onda e meio ou por dois comprimentos de onda e meio, e assim por diante.

O pré-requisito obrigatório para um radar desse tipo é que ele seja coerente e deve produzir uma imagem bidimensional por meio de rotação, giro ou movimento linear da antena. As informações de fase medidas são armazenadas para cada pixel. Todo o processo é repetido a partir de outra posição da antena. Para cada ponto da imagem, a diferença de fase das duas partes de dados é uma medida da diferença de distância ΔR e, portanto, também da distância (consulte a Figura 1).

Graças ao processamento de imagens, agora é possível obter precisão de medição de até frações de comprimento de onda ao comparar imagens de duas fases. Aqui, novamente, surgem ambiguidades, mas muito menos do que na medição direta. Ao comparar com os pixels vizinhos e avaliar a probabilidade de um salto de fase, essas ambiguidades podem ser eliminadas.

Como resultado, a imagem de fase de cada medição individual é caótica e aparece como um padrão de ruído colorido. Somente a diferença de fase entre as duas imagens fornece informações de distância avaliáveis. Há relações trigonométricas simples entre a diferença de fase e a distância exata. A distância entre as duas posições da antena (a linha de base) é um multiplicador da diferença de fase. Ela deve ser pequena o suficiente para que as condições de reflexão entre as duas medições não sejam alteradas.

A radar de abertura sintética interferométrica foi originalmente desenvolvida para o sensoriamento remoto da superfície da Terra usando radar de abertura sintética. Por exemplo, durante a Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) em fevereiro de 2000, uma segunda antena receptora foi instalada ao longo de uma rampa de 60 metros de comprimento. Os dois conjuntos de dados foram obtidos simultaneamente. Na missão em tandem do ERS-1 e do ERS-2  as duas medições foram feitas consecutivamente.

Essa técnica também é usada para aplicações terrestres com um método apropriado. Aqui, ela é chamada de Ground Based Interferometric SAR (GBInSAR). Aqui, as alterações no ambiente podem ser medidas com precisão milimétrica, como alterações na calota de gelo, deslizamentos de terra, atividade vulcânica, falhas após terremotos e monitoramento estático de estruturas.