Radar de Abertura Sintética
Figura 1: Silhueta de radar de um navio, produzida com o ISAR-Processador do Ocean Master
Radar de Abertura Sintética
Um Radar de Abertura Sintética, ou SAR, é um sistema de radar coerente, predominantemente aéreo ou espacial, que utiliza a trajetória de vôo da plataforma para simular eletronicamente uma antena ou abertura extremamente grande e que gera imagens de sensoriamento remoto de alta resolução. Com o tempo, os ciclos individuais de transmissão / recepção (PRT) são concluídos com os dados de cada ciclo sendo armazenados eletronicamente. O processamento do sinal usa magnitude e fase dos sinais recebidos através de pulsos sucessivos de elementos de uma abertura sintética. Após um determinado número de ciclos, os dados armazenados são recombinados (levando em consideração os efeitos Doppler inerentes aos diferentes transmissores para atingir a geometria em cada ciclo subseqüente) para criar uma imagem de alta resolução do terreno que está sendo sobrevoado.
Como o SAR funciona?
Figura 2: A largura de feixe em expansão sintetizada
Figura 2: A largura de feixe em expansão sintetizada
O SAR funciona de maneira semelhante a uma matriz em fases, mas, ao contrário de um grande número de elementos de antena paralela de uma matriz em fases, a SAR usa uma antena no multiplexador de tempo. As diferentes posições geométricas dos elementos da antena são o resultado da plataforma móvel agora.
O processador SAR armazena todos os sinais retornados pelo radar, como amplitudes e fases, durante o período T da posição A a D. Agora é possível reconstruir o sinal que seria obtido por uma antena de comprimento v · T, onde v é a velocidade da plataforma. À medida que a direção da linha de visão muda ao longo da trajetória da plataforma de radar, uma abertura sintética é produzida pelo processamento de sinal que tem o efeito de alongar a antena. Tornar T grande torna a „abertura sintética” grande e, portanto, é possível obter uma resolução mais alta.
Quando um alvo (como um navio) entra primeiro no feixe do radar, os ecos retroespalhados de cada pulso transmitido começam a ser registrados. À medida que a plataforma continua avançando, todos os ecos do alvo para cada pulso são registrados durante todo o tempo em que o alvo está dentro do feixe. O ponto em que o alvo deixa a visão do feixe do radar algum tempo depois determina o comprimento da antena simulada ou sintetizada. A largura do feixe em expansão sintetizada, combinada com o aumento do tempo que um alvo está dentro do feixe à medida que o alcance do solo aumenta, se equilibram, de modo que a resolução permaneça constante em toda a faixa.
A resolução de azimute alcançável de um SAR é aproximadamente igual à metade do comprimento da antena real (real) e não depende da altitude (distância) da plataforma.
Figura 3: Princípio da operação SAR
Figura 3: Princípio da operação SAR
Figura 3: Princípio da operação SAR
Os requisitos são:
- transmissor estável e totalmente coerente;
- um processador SAR eficiente e poderoso, e
- o conhecimento exato da trajetória de vôo e a velocidade da plataforma.
Usando essa técnica, os projetistas de radar são capazes de obter resoluções que exigiriam antenas de abertura reais tão grandes que seriam impraticáveis com matrizes de tamanho de até 10 m.
Um radar de abertura sintética foi usado a bordo de um ônibus espacial durante a Missão de Topografia do Radar de Transporte (SRTM).
O radar SAR é associado à tecnologia Inverse SAR (abreviada para ISAR) que, em termos mais amplos, utiliza o movimento do alvo em vez do emissor para criar a abertura sintética. Os radares ISAR têm um papel significativo a bordo das aeronaves de patrulha marítima, fornecendo-lhes uma imagem de radar de qualidade suficiente para permitir que seja usada para fins de reconhecimento de alvos.
Distorção de alcance inclinado
A distorção no alcance inclinado ocorre porque o radar está medindo a distância para os recursos no alcance inclinado, em vez da distância horizontal real ao longo do solo. Isso resulta em uma escala de imagem variável, movendo-se de perto para longe.
Figura 4: Escorço
Figura 4: Escorço
- O escorço ocorre quando o feixe do radar atinge a base de um elemento alto inclinado em direção ao radar (por exemplo, uma montanha) antes de atingir o topo. Como o radar mede a distância na faixa inclinada, a inclinação (do ponto a ao ponto b) aparecerá compactada e o comprimento da inclinação será representado incorretamente (a' para b') no plano da imagem.
Figura 5: escala
Figura 5: escala
- A escala ocorre quando o feixe do radar atinge o topo de um elemento alto (b) antes de atingir a base (a). O sinal de retorno da parte superior do recurso será recebido antes do sinal da parte inferior. Como resultado, a parte superior do recurso é deslocada em direção ao radar a partir de sua posição real no chão e „estabelece” a base do recurso (b' para a').
Figura 6: sombreamento
Figura 6: sombreamento
- O efeito de sombreamento aumenta com maior ângulo de incidência θ, assim como nossas sombras se alongam à medida que o sol se põe.