SAR поларизацијаописује оријентацију електромагнетног поља које преноси и прима систем синтетичког отвора радара. Пошто различите површине и структуре различито расејавају хоризонтална и вертикална поља, поларизација је једна од најкориснијих варијабли за тумачење SAR снимака.
Овај водич објашњава четири канала линеарне поларизације - HH, HV, VH и VV - и три најчешће коришћена режима аквизиције: једнострука поларизација, двострука поларизација и пуна (четворострука) поларизација. Такође описује како инжењери бирају режим за даљинско очитавање, тестирање радара и процену антенског система.
Шта је SAR поларизација?
Већина свемирских SAR система користи хоризонталну (H) и вертикалну (V) линеарну поларизацију. Двословни код канала прво идентификује поларизацију послате поларизације, а затим поларизацију примљене поларизације. На пример, HH значи хоризонтално слање и хоризонтално пријемно, док HV значи хоризонтално слање и вертикално пријемно.
Поларизација је важна јер мета може да сачува упадну поларизацију, ротира је или деполаризује део повратног таласа. Храпавост површине, геометрија, диелектрична својства, таласна дужина, угао упада и унутрашња структура утичу на измерено повратно расејање. Поларизацију стога треба тумачити заједно са фреквентним опсегом, геометријом посматрања и калибрисаним подацима слике.
Шта значе HH, HV, VH и VV?
| Канал | Пренос | Прими | Класификација |
|---|---|---|---|
| HH | Хоризонтално | Хоризонтално | Кополаризовано |
| HV | Хоризонтално | Вертикално | Кросно поларизовано |
| VH | Вертикално | Хоризонтално | Кросно поларизовано |
| VV | Вертикално | Вертикално | Кополаризовано |
HH и VV су кополаризовани канали јер су поларизације предаје и пријема исте. HV и VH су крос-поларизовани канали јер је поларизација пријема ортогонална на поларизацију предаје. У калибрисаном реципрочном моностатском систему, одзиви HV и VH су често слични, али се оба канала задржавају у пуним полариметријским мерењима.
Три главна режима поларизације SAR-а
1. Једнострука поларизација
Једнополаризациона аквизиција снима један канал, најчешће HH или VV. Нуди мању количину података и једноставнију обраду када је довољан један валидирани канал. Ограничење је што један канал пружа мање информација о механизмима расејања и структури циља.
2. Двострука поларизација
Двополаризациона аквизиција снима два канала. Уобичајене комбинације укључују HH+HV и VV+VH, где радар емитује једну поларизацију и прима и ко- и крос-поларизоване повратне сигнале. Неки системи такође подржавају ко-поларизовани пар као што је HH+VV. Двополаризовани подаци додају корисну дискриминацију, а захтеви за брзином преноса података и обрадом су лакши за управљање него код пуне полариметрије. ЕСА наводи да Сентинел-1 подржава VV+VH или HH+HV у својим шемама двополаризације.
3. Потпуна или четворострука поларизација
Потпуно полариметријски SAR снима HH, HV, VH и VV као сложене канале. Класични квад-поларни радар емитује H и V сигнале у секвенци и прима и H и V повратне сигнале, чувајући информације о амплитуди и релативној фази. Ово подржава анализу матрице расејања и детаљну декомпозицију, класификацију и карактеризацију циља.
Компромис је већа сложеност система, захтеви за калибрацијом, количина података и напор обраде. У зависности од сензора, рад са пуном поларизацијом може такође укључивати ужи опсег или различита ограничења аквизиције. Компактна поларизација је још једна валидна SAR архитектура, али се разликује од традиционалних једно-, дво- и четворо-поларизованих линеарних режима о којима се овде говори.
Кополаризација наспрам крос-поларизације
Кополаризовани канали често задржавају јаке повратке са површина и структура које одржавају пропуштену поларизацију. Унакрсно поларизовани повратци указују на то да је процес расејања променио део стања поларизације кроз запреминско расејање, вишеструке рефлексије, сложену геометрију или анизотропну структуру.
- Мирна вода и глатке површине:често изгледају тамно када се већина енергије рефлектује од радара; неравнина, ветар и угао упада могу повећати повратно расејање.
- Вегетација:Гране, дебла и листови стварају расејање запремине, тако да унакрсни поларни канали могу додати вредне структурне информације.
- Урбана подручја:Зграде и површине тла могу генерисати јаке кополарне одбитке и двоструко одбијено расејање, у зависности од оријентације и геометрије снимања.
- Земља, снег и лед:Влага, храпавост, дубина, таласна дужина и унутрашња структура утичу на поларизациони одзив.
Ово су принципи интерпретације, а не универзална правила. Канал не треба бирати независно од радарског опсега, угла упада, резолуције, годишњег доба и квалитета калибрације.
Како одабрати режим поларизације SAR-а
| Захтев | Практична полазна тачка |
|---|---|
| Праћење широког подручја или ограничена количина података | Једнополарни када валидирани канал испуњава циљ детекције |
| Дискриминација у вегетацији, пољопривреди или покривачу земљишта | Двополаризовани ко- и крос-поларизовани подаци за додатне информације о расејању |
| Мапирање морског леда, океана или поплава | Изаберите HH или VV режиме у складу са опсегом, углом упада и валидираном методом |
| Напредна класификација или декомпозиција расејања | Пуни квадропол када су потребне фазно калибрисане информације са четири канала |
Најбољи режим је специфичан за апликацију. Инжењери би требало да упореде садржај информација са покривеношћу, резолуцијом, односом сигнал-шум, обимом, временом поновног прегледа, ресурсима обраде и могућношћу калибрације.
Антена и РФ разматрања за полариметријски радар
Поуздана полариметријска мерења зависе од више од самог алгоритма обраде. Антена и РФ ланац морају одржавати стабилне перформансе у оба поларизациона канала. Важни параметри укључују:
- радна фреквенција и тренутни пропусни опсег;
- баланс појачања и дијаграма зрачења између H и V портова;
- изолација од порта до порта и међуполарна дискриминација;
- амплитудна и фазна стабилност;
- VSWR, интерфејс конектора и калибрација кабла;
- поравнање антене, геометрија монтаже и референтна раван за калибрацију.
РФ МИСО снабдевањедвоструко поларизоване антене са рупом, широкопојасне двополаризоване антене са рупоми друга РФ антенска решења за радар, мерење и системску интеграцију. Избор модела треба увек да се заснива на тренутном техничком листу и комплетним захтевима за тестирање.
Често постављана питања
Које слово долази прво у SAR поларизационом коду?
Прво слово означава поларизацију преноса, а друго поларизацију пријема. HV значи хоризонтални пренос и вертикални пријем.
Која је разлика између двополарног и четворополарног SAR-а?
Дуал-поларизација снима два канала, обично HH+HV или VV+VH. Квад-поларизација снима HH, HV, VH и VV и чува односе потребне за потпуну полариметријску анализу.
Да ли је једна SAR поларизација увек најбоља?
Не. Најкориснији режим зависи од циља, таласне дужине радара, угла упада, резолуције, услова околине и циља обраде.
Зашто су крос-пол канали корисни?
HV или VH могу открити расејање које мења поларизацију упадајућег светла, посебно расејање запремине и структурно сложене циљеве као што је вегетација.
Закључак
SAR поларизација контролише начин на који радар осветљава мету и како се мери враћено поље. HH и VV су кополаризовани канали, док су HV и VH унакрсно поларизовани. Једнополарни канал нуди ефикасност, двополарни канал додаје дискриминацију, а потпуно четворополарни канал пружа најкомплетнији линеарни полариметријски скуп података. За тачне резултате потребно је да се начин аквизиције, систем антене, метод калибрације и захтеви примене разматрају заједно.
За избор антене или подршку за полариметријско РФ мерење, прегледајте РФ MISO-овемогућност тестирања антене or контактирајте РФ МИСО тим.
Референце и додатна литература
Да бисте сазнали више о антенама, посетите:
Време објаве: 28. јун 2024.
