SAR poliarizacijaapibūdina sintetinės apertūros radaro sistemos perduodamo ir priimamo elektromagnetinio lauko orientaciją. Kadangi skirtingi paviršiai ir struktūros horizontalius ir vertikalius laukus sklaido skirtingai, poliarizacija yra vienas naudingiausių kintamųjų interpretuojant SAR vaizdus.
Šiame vadove paaiškinami keturi linijinės poliarizacijos kanalai – HH, HV, VH ir VV – ir trys dažniausiai naudojami duomenų rinkimo režimai: vienguba poliarizacija, dviguba poliarizacija ir pilna (keturguba) poliarizacija. Taip pat aprašoma, kaip inžinieriai pasirenka režimą nuotoliniam stebėjimui, radarų bandymams ir antenų sistemų vertinimui.
Kas yra SAR poliarizacija?
Dauguma kosminių SAR sistemų naudoja horizontalią (H) ir vertikalią (V) linijinę poliarizaciją. Dviejų raidžių kanalo kodas pirmiausia nurodo perduodamą poliarizaciją, o po to – priimamą poliarizaciją. Pavyzdžiui, HH reiškia horizontalų perdavimą ir horizontalų priėmimą, o HV – horizontalų perdavimą ir vertikalų priėmimą.
Poliarizacija yra svarbi, nes taikinys gali išlaikyti krintančią poliarizaciją, ją pasukti arba depoliarizuoti dalį grįžtamosios šviesos. Paviršiaus šiurkštumas, geometrija, dielektrinės savybės, bangos ilgis, kritimo kampas ir vidinė struktūra turi įtakos išmatuotai atgalinei sklaidai. Todėl poliarizaciją reikėtų interpretuoti kartu su dažnių juosta, žiūrėjimo geometrija ir kalibruotais vaizdo duomenimis.
Ką reiškia HH, HV, VH ir VV?
| Kanalas | Perduoti | Gauti | Klasifikacija |
|---|---|---|---|
| HH | Horizontaliai | Horizontaliai | Kopoliarizuotas |
| HV | Horizontaliai | Vertikalus | Kryžmiškai poliarizuota |
| VH | Vertikalus | Horizontaliai | Kryžmiškai poliarizuota |
| VV | Vertikalus | Vertikalus | Kopoliarizuotas |
HH ir VV yra kopoliarizuoti kanalai, nes perdavimo ir priėmimo poliarizacijos yra vienodos. HV ir VH yra kryžmiškai poliarizuoti kanalai, nes priėmimo poliarizacija yra statmena perdavimo poliarizacijai. Kalibruotoje abipusėje monostatinėje sistemoje HV ir VH atsakai dažnai yra panašūs, tačiau abu kanalai išlieka atliekant pilnus poliarimetrinius matavimus.
Trys pagrindiniai SAR poliarizacijos režimai
1. Viena poliarizacija
Vienos poliarizacijos duomenų rinkimas įrašo vieną kanalą, dažniausiai HH arba VV. Kai pakanka vieno patvirtinto kanalo, duomenų kiekis yra mažesnis, o apdorojimas paprastesnis. Apribojimas yra tas, kad vienas kanalas suteikia mažiau informacijos apie sklaidos mechanizmus ir taikinio struktūrą.
2. Dviguba poliarizacija
Dvigubos poliarizacijos duomenų rinkimas įrašo du kanalus. Įprasti deriniai yra HH+HV ir VV+VH, kai radaras perduoda vienos poliarizacijos signalą ir gauna tiek bendros, tiek kryžminės poliarizacijos signalus. Kai kurios sistemos taip pat palaiko bendros poliarizacijos porą, pvz., HH+VV. Dvigubos poliarizacijos duomenys suteikia naudingos diskriminacijos, tuo pačiu išlaikant duomenų perdavimo spartos ir apdorojimo reikalavimus lengviau valdomus nei pilna poliarizacija. ESA teigia, kad „Sentinel-1“ palaiko VV+VH arba HH+HV savo dvigubos poliarizacijos schemose.
3. Pilna arba keturguba poliarizacija
Pilnai poliarimetrinis SAR įrašo HH, HV, VH ir VV kaip sudėtingus kanalus. Klasikinis keturių polių radaras perduoda H ir V signalus iš eilės ir gauna abiejų signalų rezultatus, išsaugodamas amplitudės ir santykinės fazės informaciją. Tai palaiko sklaidos matricos analizę ir detalų taikinio skaidymą, klasifikavimą bei apibūdinimą.
Kompromisas yra didesnis sistemos sudėtingumas, kalibravimo poreikis, duomenų kiekis ir apdorojimo pastangos. Priklausomai nuo jutiklio, pilnos poliarizacijos veikimas taip pat gali apimti siauresnį diapazoną arba skirtingus duomenų gavimo apribojimus. Kompaktiška poliarizacija yra dar viena tinkama SAR architektūra, tačiau ji skiriasi nuo čia aptartų tradicinių vieno, dviejų ir keturių polių linijinių režimų.
Bendra poliarizacija ir kryžminė poliarizacija
Kopoliarizuoti kanalai dažnai išsaugo stiprią grįžtamąją šviesą iš paviršių ir struktūrų, kurie palaiko perduodamą poliarizaciją. Kryžminės poliarizacijos grįžtamoji šviesa rodo, kad sklaidos procesas pakeitė dalį poliarizacijos būsenos dėl tūrio sklaidos, daugybinių atspindžių, sudėtingos geometrijos arba anizotropinės struktūros.
- Ramus vanduo ir lygūs paviršiai:dažnai atrodo tamsūs, kai didžioji dalis energijos atsispindi nuo radaro; šiurkštumas, vėjas ir kritimo kampas gali padidinti atspindžio sklaidą.
- Augalija:Šakos, kamienai ir lapai sukuria tūrio sklaidą, todėl kryžminiai poliarizacijos kanalai gali suteikti vertingos struktūrinės informacijos.
- Miesto zonos:Pastatai ir žemės paviršiai gali generuoti stiprią kopolimerinę spinduliuotę ir dvigubą atspindžių sklaidą, priklausomai nuo orientacijos ir vaizdavimo geometrijos.
- Dirvožemis, sniegas ir ledas:Drėgmė, šiurkštumas, gylis, bangos ilgis ir vidinė struktūra – visa tai turi įtakos poliarizacijos atsakui.
Tai labiau interpretavimo principai, o ne universalios taisyklės. Kanalo nereikėtų rinktis nepriklausomai nuo radaro diapazono, kritimo kampo, skiriamosios gebos, metų laiko ir kalibravimo kokybės.
Kaip pasirinkti SAR poliarizacijos režimą
| Reikalavimas | Praktinis atspirties taškas |
|---|---|
| Plataus masto stebėjimas arba ribotas duomenų kiekis | Vienpolis, kai patvirtintas kanalas atitinka aptikimo tikslą |
| Augalijos, žemės ūkio ar žemės dangos diskriminacija | Dvigubo poliarizacijos ko- ir kryžminės poliarizacijos duomenys papildomai sklaidos informacijai |
| Jūros ledo, vandenyno ar potvynių žemėlapiai | Pasirinkite HH arba VV pagrindu veikiančius režimus pagal juostą, kritimo kampą ir patvirtintą metodą |
| Išplėstinė klasifikacija arba sklaidos skaidymas | Pilnas keturių polių signalas, kai reikalinga faziškai kalibruota keturių kanalų informacija |
Geriausias režimas priklauso nuo konkrečios programos. Inžinieriai turėtų palyginti informacijos turinį su aprėptimi, skiriamąja geba, signalo ir triukšmo santykiu, plotu, pakartotinio apsilankymo laiku, apdorojimo ištekliais ir kalibravimo galimybėmis.
Antenos ir radijo dažnių aspektai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis poliarimetrinį radarą
Patikimi poliarimetriniai matavimai priklauso ne tik nuo apdorojimo algoritmo. Antena ir RF grandinė turi išlaikyti stabilų veikimą abiejuose poliarizacijos kanaluose. Svarbūs parametrai:
- veikimo dažnis ir momentinis pralaidumas;
- stiprinimo ir spinduliavimo modelio balansas tarp H ir V prievadų;
- izoliacija tarp prievadų ir poliarinė diskriminacija;
- amplitudės ir fazės stabilumas;
- VSWR, jungties sąsajos ir kabelio kalibravimas;
- antenos išdėstymas, tvirtinimo geometrija ir kalibravimo atskaitos plokštuma.
RF MISO reikmenysdvigubos poliarizuotos raginės antenos, plačiajuosčio dvigubos poliarizuotos raginės antenosir kiti RF antenų sprendimai radarų, matavimo ir sistemų integravimo darbams. Modelio pasirinkimas visada turėtų būti pagrįstas dabartiniu duomenų lapu ir visais bandymo reikalavimais.
Dažnai užduodami klausimai
Kuri raidė SAR poliarizacijos kode yra pirmoji?
Pirmoji raidė žymi perdavimo poliarizaciją, o antroji – priėmimo poliarizaciją. HV reiškia horizontalų perdavimą ir vertikalų priėmimą.
Kuo skiriasi dvipolis ir keturpolis SAR?
Dviejų polių įrašymas du kanalus, dažniausiai HH+HV arba VV+VH. Keturių polių įrašymas HH, HV, VH ir VV, išsaugodamas ryšius, reikalingus visapusiškai poliarimetrinei analizei.
Ar viena SAR poliarizacija visada geriausia?
Ne. Naudingiausias režimas priklauso nuo taikinio, radaro bangos ilgio, kritimo kampo, skiriamosios gebos, aplinkos sąlygų ir apdorojimo tikslo.
Kodėl naudingi kryžminio poliarizacijos kanalai?
HV arba VH gali atskleisti sklaidą, kuri keičia krintančios šviesos poliarizaciją, ypač tūrio sklaidą ir struktūriškai sudėtingus taikinius, tokius kaip augmenija.
Išvada
SAR poliarizacija kontroliuoja, kaip radaras apšviečia taikinį ir kaip matuojamas grįžtantis laukas. HH ir VV yra kopoliarizuoti kanalai, o HV ir VH – kryžmiškai poliarizuoti. Vieno poliarizacija užtikrina efektyvumą, dviejų polių – diskriminaciją, o pilnų keturių polių poliarizacija suteikia išsamiausią tiesinės poliarimetrinės duomenų rinkinį. Norint gauti tikslius rezultatus, reikia kartu atsižvelgti į duomenų rinkimo režimą, antenos sistemą, kalibravimo metodą ir taikymo reikalavimus.
Dėl antenos pasirinkimo arba poliarimetrinio RF matavimo palaikymo peržiūrėkite RF MISO.antenos testavimo galimybė or susisiekite su RF MISO komanda.
Nuorodos ir papildoma literatūra
Norėdami sužinoti daugiau apie antenas, apsilankykite:
Įrašo laikas: 2024 m. birželio 28 d.
