CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

OIM-HJEROMAN SISTEMAS DE ARMAS Función Detección Tema: Tecnología SAR Autor : Compartido

28-11-2016 PENSAR EN NACIÓN REEDICION PUBLICO

RADARES CON APERTURA SINTETICA SAR-01.a

APERTURA DE ANTENA - Concepto Si bien el término es conocido para el desarrollo será necesario recordar que se entiende por apertura de antena. Dado que en técnicas de empleo radar una misma antena es utilizada tanto en transmisión como en recepción, en ambas situaciones la antena tiene hipotéticamente la misma ganancia para la frecuencia de operación. Pero la antena, también es sabido, recibe solo una parte de la energía que retorna del blanco. Como un segundo efecto es que la apertura de antena la cual describe cómo la antena recibe la potencia electromagnética entrante. En términos geométricos la apertura de antena se puede describir visualizando un área de un circulo que abrazando el broadside recibe toda la radiación y la entrega a su carga. Si la densidad de potencia se expresa en [wat por metro cuadrado] la apertura estará en [metros cuadrados]. La ganancia de antena es directamente proporcional a la apertura. Una

antena isotrópica tiene una apertura de λ² / 4π o, una

antena con ganancia G tendrá una apertura de G • λ² / 4π

. Las dimensiones de una antena dependen de su ganancia de la longitud de onda como una expresión de la frecuencia utilizada por el radar. Aquí es que aparecen las dimensiones reales, para altas frecuencias las antenas serán relativamente pequeñas, en general las ganancias logradas están entre 30 a 40 dB. Si se cambian algunas características, es decir se malogra la calidad técnica, o bien factores atmosféricos deforman las condiciones originales, tales como la acumulación de hielo éstas tienen gran influencia. Un Synthetic Unperture Radar (SAR), o SAR, es un sistema de radar coherente, en un concepto mucho mas amplio que un simple radar de abordo, se trata de un sistema de observación espacial y con posibilidades en oblicuo, que utiliza en aeronaves, la trayectoria de vuelo de la plataforma.

Concepto de Apertura Sistetica Para simular una antena de grandes dimensiones con lo cual se introduce una apertura electrónica que amplía el concepto inicial de apertura simple, introduce una posibilidad, cual es la de generar alta resolución en remoto en la detección las imágenes De alguna manera en el tiempo, transmisión-recepción en ciclos individuales (PRT) estos radares completan la información con los datos de cada ciclo que se almacenaron electrónicamente. El procesamiento de señales utiliza magnitud y fase de las señales recibidas de pulsos sucesivos de los elementos de una apertura sintética. Después de un número determinado de ciclos, los datos almacenados se recombinan (teniendo en cuenta los efectos Doppler inherentes para las diferentes posiciones geométricas del transmisor respecto del objetivo en cada ciclo sucesivo, y finalmente para crear una imagen de alta resolución del terreno que se sobrevuela. Ver simulación Simulación del efecto seleccion de PRT

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El SAR trabaja en forma similar a una configuración plana, que ya se ha visto, pero a diferencia de tener un gran número de elementos en paralelo en la antena, el SAR utiliza una antena multiplexada en el tiempo. Las diferentes posiciones geométricas de los elementos de la antena serán, de todos modos, el resultado de la plataforma en movimiento. El procesador almacena todas las señales en retorno al radar, así como las amplitudes y fases, durante el tiempo T fijado desde la posición A a la D. Ahora bien, es posible reconstruir la señal que se hubiere obtenido

por una antena similar con una longitud v.T, donde v es la velocidad de la plataforma. Tanto como la línea de mira cambia a lo largo de la trayectoria de la plataforma, se produce la apertura sintética por procesamiento de señal como efecto del alargamiento virtual de la antena. Haciendo T mayor, se hace mayor la “apertura sintética” y de este modo se mejora la resolución. Así como un blanco tal como puede ser un buque como objetivo, desde que ingresa por primera vez al haz del radar, comienzan a retornar ecos para cada pulso transmitido los cuales son almacenados. Dado que la plataforma continúa su movimiento hacia adelante, todos los ecos del blanco de cada pulso son registrados durante todo el tiempo que el objetivo está dentro del haz. El punto en el cual el blanco sale de la visión radar, un tiempo mas tarde determina la longitud de la antena sintetizada simulada. La sintetizada expansión del ancho de haz, combinado con el incremento de tiempo sobre el blanco, del mismo modo que el alcance se incrementa, un balance de todas las acciones mantiene constante la resolución en toda la franja.

Fig.1-02 Interpretación geométrica de la expansión del ancho de haz sintetizado.

La resolución en azimut alcanzable por un SAR es aproximadamente igual a la mitad de la longitud real de la antena y no depende de la altitud de plataforma.

Los requisitos son:

Transmisor , coherente completo estable.

Procesador SAR eficiente y potente.

Exacto conocimiento de la trayectoria de vuelo y de la velocidad de la plataforma. Usando esta técnica, por los diseñadores de radar, se han podido alcanzar resoluciones que podrían exigirse con aperturas reales de antenas tan grandes, que en la práctica tendrían el tamaño de hasta 10 m. Un radar de apertura sintética es utilizado abordo de un transbordador espacial durante la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). El radar SAR puede ser asociado con lo que se denomina inversa SAR (abreviado a ISAR) una tecnología que en los términos más amplios, utiliza el movimiento del objetivo en lugar del emisor para crear la abertura sintética. Los radares ISAR radares tienen un papel importante abordo de aviones de patrullaje marítimo que les proporcione la imagen de radar de la calidad suficiente para permitir que sea utilizada para fines de reconocimiento.

T

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ABERRACIONES OPTICAS Distorsión por Alcance Directo La distorsión en alcance se produce porque el radar mide la distancia directa, inclinada respecto de las características del blanco que se desean observar, las cuales son mas evidentes para una visión horizontal sobre la superficie terrestre, la distancia real a lo largo de la tierra. Esto se traduce en una variación en la escala de imagen entre las mas cercanas a las mas alejadas. Escorzo (distorsión respecto a las reglas de la perspectiva) se produce cuando el haz del radar llega a la base de una figura con altura con inclinación respecto del radar (por ejemplo, una montaña) antes de llegar a la cima. Debido a que el radar mide la distancia oblicua en la distancia, la pendiente (desde el

punto a al punto b) aparecerá comprimida y la longitud

de la pendiente estará representada incorrectamente

(a' a b') en el plano de la imagen.

Fig1-03 Efecto SCORZO

Sobre-imposición (o superposición) se entiende cuando, si se tiene un terreno empinado en el alcance de inclinación del pico (b) es más corto que el pie de la montaña (a en la figura) en tal ocasión se invierte el orden de los dos objetos, el punto b " estará a una distancia antes del punto del a que se muestra. Efecto-Sombra se incrementa con un mayor ángulo de incidencia θ, un efecto que tiene que ver con la longitud de sombra algo similar a lo que se produce por ejemplo con el tiempo de la puesta del sol.

Fig.1-04 Efecto por SOBRE-IMPOSICIÓN

Fig.1-05 Efecto SOMBRA

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CONCLUSION El Radar con Apertura Sintética SAR es una técnica conocida para la cartografía terrestre de alta resolución en dos dimensiones. Una plataforma, tal como un avión o satélite, se mueve a lo largo de un camino recto nominal e ilumina un área de terreno grande por medio de una antena. Pulsos cortos, o señales codificadas como alternativa a largo filtrados mediante el uso de la técnica de compresión de impulsos, se transmiten de la antena y la señal de retorno desde el suelo es recibida por la antena y grabado a lo largo del camino recto. Por el procesamiento de señales, de alta resolución se lleva a cabo tanto a lo largo y transversalmente al camino recto. Los objetos estáticos en terreno forestal pueden ser detectados con baja frecuencia SAR, es decir, con una longitud de onda en el intervalo de 0,3-15 m. Las frecuencias bajas tienen la propiedad de penetrar en la capa de vegetación con poca atenuación y sólo causa una espalda débil dispersión de las estructuras gruesas de los árboles. Por lo tanto, los objetos estáticos, tales como vehículos estacionarios, se pueden detectar también en el bosque de espesor mediante la combinación de frecuencias bajas con técnica de SAR que da resolución de tamaño longitud de onda. Esto ha sido demostrado científicamente en una pluralidad de experimentos en los últimos años. Una pregunta básica es cómo combinar la técnica de baja frecuencia SAR y la técnica de detección de objetos en movimiento (GMTI) para producir señales que penetran la vegetación forestal y al mismo tiempo de detección de permiso de objetos en movimiento. El problema es especialmente la dificultad práctica de proporcionar en una plataforma en el aire una antena de radar suficientemente grande a bajas frecuencias que tiene la misma alta directividad como una antena de radar de lóbulo estrecho de alta frecuencia de modo que los métodos descritos para alta frecuencia SAR que tiene la GMTI función se puede utilizar. El espacio físico restringido a bordo como una plataforma esencialmente significa que las antenas de radar de baja frecuencia son omnidireccionales y tienen un bajo directamente. La ausencia de directividad tiene dos consecuencias importantes para una baja frecuencia que tiene la función SAR GMTI, lo que significa que los métodos de la técnica anterior no se pueden utilizar. En primer lugar, la ausencia de directividad significa un problema considerable de proporcionar un rendimiento óptimo para la función de GMTI. Este último de hecho requiere que la sensibilidad direccional de los elementos sea tan igual como sea posible, que es difícil de conseguir si la directividad es baja. La razón es que los elementos de antena se conectan electromagnéticamente a la plataforma y por lo tanto los cambios se deben a cambios en la sensibilidad direccionales. En consecuencia, la sensibilidad direccional se cambia de acuerdo a la posición exacta del elemento de antena en la plataforma, los elementos de antena que tienen diferentes propiedades de dirección que hacen que los métodos antes mencionados GMTI se consideran ineficientes. En segundo lugar, la ausencia de directividad significa que una alta sensibilidad de la señal y resolución geométrica óptima requieren un procesamiento de la señal coherente de los datos de radar para un largo tiempo de integración. La integración de la señal se corresponde con el objeto que está siendo iluminado sobre un ángulo de apertura grande. El ángulo de apertura es de facto tan grande que los métodos de procesamiento de señales que se utilizan para los objetos de alta frecuencia SAR se mueven con la función GMTI no son aplicables. Para exactamente las mismas razones, el procesamiento de señales de objetos estacionarios en baja frecuencia SAR es diferente de la utilizada en alta frecuencia SAR. La detección de objetos fijos en los bosques utilizando baja frecuencia SAR requiere una resolución geométrica óptima para discriminar los objetos del fondo. Esto da como resultado, por supuesto, en un SAR con un gran ancho de banda fraccional. Además de lograr la resolución óptima, también se reducen las fluctuaciones estáticas de los antecedentes que se originan por el efecto moteado. El efecto de moteado surge cuando la resolución es mucho mayor que la longitud de onda (pequeño ancho de banda fraccional) y contiene una pluralidad de dispersores. Las ondas retro-dispersadas por los scattererers que se interfieren entre sí, y por lo tanto la señal de retorno resultante es considerablemente dependiente del ángulo de observación en relación con la celda de resolución. Normalmente, la celda de resolución contiene muchos dispersores independientes, que se traducen en una amplitud aleatoria y de fase entre diferentes células resolución, efecto llamado speckle.

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