SAR polarizacijaopisuje orijentaciju elektromagnetnog polja koje prenosi i prima sintetički aperturni radarski sistem. Budući da različite površine i strukture različito raspršuju horizontalna i vertikalna polja, polarizacija je jedna od najkorisnijih varijabli za tumačenje SAR snimaka.
Ovaj vodič objašnjava četiri kanala linearne polarizacije - HH, HV, VH i VV - i tri uobičajeno korištena načina akvizicije: jednostruka polarizacija, dvostruka polarizacija i puna (kvadratna) polarizacija. Također opisuje kako inženjeri biraju način rada za daljinsko istraživanje, testiranje radara i evaluaciju antenskog sistema.
Šta je SAR polarizacija?
Većina svemirskih SAR sistema koristi horizontalnu (H) i vertikalnu (V) linearnu polarizaciju. Dvoslovni kod kanala prvo identificira odašiljanu polarizaciju, a zatim primljenu polarizaciju. Na primjer, HH znači horizontalno odašiljanje i horizontalno primanje, dok HV znači horizontalno odašiljanje i vertikalno primanje.
Polarizacija je važna jer meta može sačuvati upadnu polarizaciju, rotirati je ili depolarizirati dio povratnog zračenja. Hrapavost površine, geometrija, dielektrična svojstva, talasna dužina, ugao upada i unutrašnja struktura utiču na izmjereno povratno raspršenje. Polarizaciju stoga treba tumačiti zajedno sa frekventnim opsegom, geometrijom posmatranja i kalibrisanim podacima slike.
Šta znače HH, HV, VH i VV?
| Kanal | Prijenos | Primi | Klasifikacija |
|---|---|---|---|
| HH | Horizontalno | Horizontalno | Kopolarizovano |
| HV | Horizontalno | Vertikalno | Unakrsno polarizirano |
| VH | Vertikalno | Horizontalno | Unakrsno polarizirano |
| VV | Vertikalno | Vertikalno | Kopolarizovano |
HH i VV su kopolarizovani kanali jer su polarizacije predaje i prijema iste. HV i VH su unakrsno polarizovani kanali jer je polarizacija prijema ortogonalna na polarizaciju predaje. U kalibrisanom recipročnom monostatičkom sistemu, odzivi HV i VH su često slični, ali oba kanala se zadržavaju u punim polarimetrijskim mjerenjima.
Tri glavna SAR polarizacijska moda
1. Jednostruka polarizacija
Jednopolarizacijska akvizicija snima jedan kanal, najčešće HH ili VV. Nudi manji obim podataka i jednostavniju obradu kada je dovoljan jedan validirani kanal. Ograničenje je što jedan kanal pruža manje informacija o mehanizmima raspršenja i strukturi cilja.
2. Dvostruka polarizacija
Dvopolarizacijska akvizicija snima dva kanala. Uobičajene kombinacije uključuju HH+HV i VV+VH, gdje radar prenosi jednu polarizaciju i prima i ko- i unakrsno polarizirane povratne signale. Neki sistemi također podržavaju ko-polarizirani par kao što je HH+VV. Dvopolarni podaci dodaju korisnu diskriminaciju, a istovremeno održavaju zahtjeve za brzinom podataka i obradom lakšim za upravljanje u odnosu na punu polarimetriju. ESA navodi da Sentinel-1 podržava VV+VH ili HH+HV u svojim shemama dvostruke polarizacije.
3. Potpuna ili četverostruka polarizacija
Potpuno polarimetrijski SAR snima HH, HV, VH i VV kao kompleksne kanale. Klasični kvadro-polni radar odašilje H i V signale sekvencijalno i prima povratne signale i H i V, čuvajući informacije o amplitudi i relativnoj fazi. Ovo podržava analizu matrice raspršenja i detaljnu dekompoziciju, klasifikaciju i karakterizaciju cilja.
Kompromis je veća složenost sistema, zahtjevi za kalibracijom, količina podataka i napor obrade. Ovisno o senzoru, rad s punom polarizacijom može uključivati i uži opseg ili različita ograničenja akvizicije. Kompaktna polarizacija je još jedna valjana SAR arhitektura, ali se razlikuje od tradicionalnih linearnih modova s jednim, dva i četiri pola o kojima se ovdje raspravlja.
Kopolarizacija u odnosu na unakrsnu polarizaciju
Kopolarizovani kanali često zadržavaju jake povratne signale sa površina i struktura koje održavaju propuštenu polarizaciju. Unakrsno polarizovani povratni signali ukazuju na to da je proces raspršenja promijenio dio stanja polarizacije kroz raspršenje volumena, višestruke refleksije, složenu geometriju ili anizotropnu strukturu.
- Mirna voda i glatke površine:često izgledaju tamno kada se većina energije reflektira od radara; hrapavost, vjetar i kut upada mogu povećati povratno raspršenje.
- Vegetacija:Grane, debla i lišće stvaraju raspršenje volumena, tako da kanali s unakrsnom polarizacijom mogu dodati vrijedne strukturne informacije.
- Urbana područja:Zgrade i površine tla mogu generirati jake kopolne povratne signale i raspršenje dvostrukog odbijanja, ovisno o orijentaciji i geometriji snimanja.
- Tlo, snijeg i led:Vlaga, hrapavost, dubina, talasna dužina i unutrašnja struktura utiču na polarizacijski odziv.
Ovo su principi interpretacije, a ne univerzalna pravila. Kanal ne treba birati nezavisno od radarskog opsega, ugla upada, rezolucije, godišnjeg doba i kvaliteta kalibracije.
Kako odabrati SAR polarizacijski način rada
| Zahtjev | Praktična početna tačka |
|---|---|
| Praćenje širokog područja ili ograničena količina podataka | Jednopolni kada validirani kanal ispunjava cilj detekcije |
| Diskriminacija u pogledu vegetacije, poljoprivrede ili pokrova zemljišta | Dvopolarni ko- i unakrsno polarizirani podaci za dodatne informacije o raspršenju |
| Mapiranje morskog leda, okeana ili poplava | Odaberite HH ili VV modove prema opsegu, uglu upada i validiranoj metodi |
| Napredna klasifikacija ili dekompozicija raspršenja | Potpuno kvadropolarno kada su potrebne fazno kalibrirane informacije sa četiri kanala |
Najbolji način rada je specifičan za određenu primjenu. Inženjeri bi trebali uporediti sadržaj informacija sa pokrivenošću, rezolucijom, odnosom signal-šum, opsegom, vremenom ponovne posjete, resursima obrade i mogućnostima kalibracije.
Razmatranja antene i radiofrekvencija za polarimetrijski radar
Pouzdana polarimetrijska mjerenja zavise od više od samog algoritma obrade. Antena i RF lanac moraju održavati stabilne performanse u oba polarizacijska kanala. Važni parametri uključuju:
- radna frekvencija i trenutna širina pojasa;
- pojačanje i ravnoteža dijagrama zračenja između H i V portova;
- izolacija od luke do luke i međupolarna diskriminacija;
- amplitudna i fazna stabilnost;
- VSWR, interfejs konektora i kalibracija kabla;
- poravnanje antene, geometrija montaže i referentna ravan za kalibraciju.
RF MISO pribordvostruko polarizirane rog antene, širokopojasne dvostruko polarizirane rog antenei druga RF antenska rješenja za radarske, mjerne i sistemske integracijske radove. Odabir modela uvijek treba biti zasnovan na trenutnom podatkovnom listu i potpunim zahtjevima za testiranje.
Često postavljana pitanja
Koje slovo dolazi prvo u SAR polarizacijskom kodu?
Prvo slovo identificira poslanu polarizaciju, a drugo označava primljenu polarizaciju. HV znači horizontalno slanje i vertikalno primanje.
Koja je razlika između dvo-polarnog i četvero-polarnog SAR-a?
Dvostruki polarimetrijski snima dva kanala, obično HH+HV ili VV+VH. Četverostruki polarimetrijski snima HH, HV, VH i VV i čuva odnose potrebne za potpunu polarimetrijsku analizu.
Da li je jedna SAR polarizacija uvijek najbolja?
Ne. Najkorisniji način rada zavisi od cilja, talasne dužine radara, ugla upada, rezolucije, uslova okoline i cilja obrade.
Zašto su cross-pol kanali korisni?
HV ili VH mogu otkriti raspršenje koje mijenja polarizaciju upada, posebno raspršenje volumena i strukturno složene ciljeve poput vegetacije.
Zaključak
SAR polarizacija kontroliše način na koji radar osvjetljava metu i kako se mjeri vraćeno polje. HH i VV su kopolarizovani kanali, dok su HV i VH unakrsno polarizovani. Jednopolarni kanal nudi efikasnost, dvopolarni kanal dodaje diskriminaciju, a potpuni četvoropolarni kanal pruža najkompletniji linearni polarimetrijski skup podataka. Tačni rezultati zahtijevaju da se način akvizicije, antenski sistem, metoda kalibracije i zahtjevi aplikacije razmatraju zajedno.
Za odabir antene ili podršku za polarimetrijsko RF mjerenje, pregledajte RF MISO-ovemogućnost testiranja antene or kontaktirajte RF MISO tim.
Reference i daljnje čitanje
Za više informacija o antenama, posjetite:
Vrijeme objave: 28. juni 2024.
