Палярызацыя SARапісвае арыентацыю электрамагнітнага поля, якое перадаецца і прымаецца радарам з сінтэзаванай апертурай. Паколькі розныя паверхні і структуры па-рознаму рассейваюць гарызантальныя і вертыкальныя палі, палярызацыя з'яўляецца адной з найбольш карысных зменных для інтэрпрэтацыі здымкаў SAR.
У гэтым кіраўніцтве тлумачацца чатыры каналы лінейнай палярызацыі — HH, HV, VH і VV — і тры найбольш часта выкарыстоўваныя рэжымы збору дадзеных: адзінарная палярызацыя, двайная палярызацыя і поўная (чатырохпалярызацыя). У ім таксама апісваецца, як інжынеры выбіраюць рэжым для дыстанцыйнага зандзіравання, тэставання радараў і ацэнкі антэнных сістэм.
Што такое палярызацыя SAR?
Большасць касмічных сістэм SAR выкарыстоўваюць гарызантальную (H) і вертыкальную (V) лінейную палярызацыю. Двухлітарны код канала спачатку ідэнтыфікуе перадаваемую палярызацыю, а потым прымаемую. Напрыклад, HH азначае гарызантальную перадачу і гарызантальны прыём, а HV — гарызантальную перадачу і вертыкальны прыём.
Палярызацыя мае значэнне, таму што цэль можа захоўваць палярызацыю падаючага выпраменьвання, паварочваць яго або дэпалярызаваць частку адбітага выпраменьвання. Шурпатасць паверхні, геаметрыя, дыэлектрычныя ўласцівасці, даўжыня хвалі, вугал падзення і ўнутраная структура — усё гэта ўплывае на вымеранае зваротнае рассейванне. Таму палярызацыю варта інтэрпрэтаваць разам з паласой частот, геаметрыяй назірання і дадзенымі калібраванай выявы.
Што азначаюць HH, HV, VH і VV?
| Канал | Перадача | Атрымаць | Класіфікацыя |
|---|---|---|---|
| HH | Гарызантальны | Гарызантальны | Супалярызаваны |
| HV | Гарызантальны | Вертыкальны | Крыжавана-палярызаваны |
| VH | Вертыкальны | Гарызантальны | Крыжавана-палярызаваны |
| VV | Вертыкальны | Вертыкальны | Супалярызаваны |
Каналы HH і VV з'яўляюцца копаларызаванымі, таму што палярызацыя перадачы і прыёму аднолькавая. Каналы HV і VH з'яўляюцца крыжавана-палярызаванымі, таму што палярызацыя прыёму артаганальная палярызацыі перадачы. У калібраванай рэцыпрокнай монастатычнай сістэме водгукі HV і VH часта падобныя, але абодва каналы захоўваюцца ў поўных палярыметрычных вымярэннях.
Тры асноўныя рэжымы палярызацыі SAR
1. Адзінарная палярызацыя
Аднапалярызацыйны прыём дадзеных фіксуе адзін канал, часцей за ўсё HH або VV. Ён прапануе меншы аб'ём дадзеных і прасцейшую апрацоўку, калі дастаткова аднаго праверанага канала. Абмежаваннем з'яўляецца тое, што адзін канал дае менш інфармацыі аб механізмах рассейвання і структуры мішэні.
2. Двайная палярызацыя
Пры падвойнай палярызацыі фіксуюцца два каналы. Распаўсюджаныя камбінацыі ўключаюць HH+HV і VV+VH, дзе радар перадае адну палярызацыю і прымае як супалярызаваныя, так і крыжавана-палярызаваныя адлюстраваныя сігналы. Некаторыя сістэмы таксама падтрымліваюць пару супалярызацый, напрыклад, HH+VV. Дадзеныя падвойнай палярызацыі дадаюць карысную дыскрымінацыю, захоўваючы пры гэтым больш кіравальныя патрабаванні да хуткасці перадачы дадзеных і апрацоўкі, чым пры поўнай палярыметрыі. ESA сцвярджае, што Sentinel-1 падтрымлівае VV+VH або HH+HV у сваіх схемах падвойнай палярызацыі.
3. Поўная або чатырохбаковая палярызацыя
Поўная палярыметрычная РСА запісвае HH, HV, VH і VV як складаныя каналы. Класічны чатырохполюсны радар перадае H і V паслядоўна і прымае адлюстраваныя сігналы H і V, захоўваючы інфармацыю аб амплітудзе і адноснай фазе. Гэта падтрымлівае аналіз матрыцы рассейвання і падрабязнае раскладанне, класіфікацыю і характарыстыку цэлі.
Кампрамісам з'яўляецца большая складанасць сістэмы, патрабаванні да каліброўкі, аб'ём дадзеных і праца на апрацоўку. У залежнасці ад датчыка, поўнапалярызацыйная праца можа таксама ўключаць больш вузкую паласу дзеяння або розныя абмежаванні на збор дадзеных. Кампактная палярызацыя — яшчэ адна дзейсная архітэктура SAR, але яна адрозніваецца ад традыцыйных адна-, двух- і чатырохпалярызацыйных лінейных рэжымаў, якія абмяркоўваюцца тут.
Супалярызацыя супраць крыжаванай палярызацыі
Копалярызаваныя каналы часта захоўваюць моцныя адбіцці ад паверхняў і структур, якія падтрымліваюць прапушчаную палярызацыю. Крыж-палярызаваныя адбіцці паказваюць, што працэс рассейвання змяніў частку стану палярызацыі праз аб'ёмнае рассейванне, шматразовыя адлюстраванні, складаную геаметрыю або анізатропную структуру.
- Спакойная вада і гладкія паверхні:часта выглядаюць цёмнымі, калі большая частка энергіі адбіваецца ад радара; шурпатасць паверхні, вецер і вугал падзення могуць павялічыць зваротнае рассейванне.
- Расліннасць:Галіны, ствалы і лісце ствараюць аб'ёмнае рассейванне, таму міжпалярныя каналы могуць дадаваць каштоўную структурную інфармацыю.
- Гарадскія раёны:Будынкі і паверхні зямлі могуць генераваць моцныя адбітыя ад капаляцыі і рассейванне падвойнага адскоку ў залежнасці ад арыентацыі і геаметрыі візуалізацыі.
- Глеба, снег і лёд:вільготнасць, шурпатасць, глыбіня, даўжыня хвалі і ўнутраная структура — усё гэта ўплывае на палярызацыйную рэакцыю.
Гэта хутчэй прынцыпы інтэрпрэтацыі, чым універсальныя правілы. Канал нельга выбіраць незалежна ад дыяпазону радыёлакацыйнага выпраменьвання, вугла падзення, раздзяляльнай здольнасці, пары года і якасці каліброўкі.
Як выбраць рэжым палярызацыі SAR
| Патрабаванне | Практычны адпраўны пункт |
|---|---|
| Маніторынг шырокай тэрыторыі або абмежаваны аб'ём дадзеных | Аднаполюсны, калі правераны канал адпавядае мэце выяўлення |
| Дыскрымінацыя па расліннасці, сельскай гаспадарцы або зямляным покрыве | Двухпалярызацыйныя супалярызаваныя і крос-палярызаваныя дадзеныя для дадатковай інфармацыі аб рассейванні |
| Картаграфаванне марскога лёду, акіяна або паводак | Выбірайце рэжымы на аснове HH або VV у залежнасці ад дыяпазону, вугла падзення і праверанага метаду |
| Пашыраная класіфікацыя або раскладанне па рассейванні | Поўны чатырохпалярны рэжым, калі патрабуецца фазава-калібраваная чатырохканальная інфармацыя |
Найлепшы рэжым — гэта рэжым, спецыфічны для канкрэтнага прыкладання. Інжынеры павінны параўнаць інфармацыйны змест з пакрыццём, разрозненнем, суадносінамі сігнал/шум, паласой агляду, часам паўторнага наведвання, рэсурсамі апрацоўкі і магчымасцямі каліброўкі.
Антэна і радыёчастотныя меркаванні для палярыметрычнага радара
Надзейнасць палярыметрычных вымярэнняў залежыць не толькі ад алгарытму апрацоўкі. Антэна і радыёчастотны ланцуг павінны падтрымліваць стабільную працу ў абодвух палярызацыйных каналах. Важныя параметры ўключаюць:
- рабочая частата і імгненная прапускная здольнасць;
- баланс каэфіцыента ўзмацнення і дыяграмы накіраванасці паміж портамі H і V;
- ізаляцыя паміж портамі і міжпалярная дыскрымінацыя;
- амплітудная і фазавая стабільнасць;
- КСВН, інтэрфейс раздыма і каліброўка кабеля;
- юстыроўка антэны, геаметрыя мацавання і калібравальная плоскасць адліку.
Пастаўкі радыёчастотных MISOдвухпалярызаваныя рупарныя антэны, шырокапалосныя двухпалярызаваныя рупарныя антэныі іншыя рашэнні для радыёчастотных антэн для радараў, вымярэнняў і сістэмнай інтэграцыі. Выбар мадэлі заўсёды павінен грунтавацца на бягучым тэхнічным апісанні і поўных патрабаваннях да выпрабаванняў.
Часта задаваныя пытанні
Якая літара ідзе першай у палярызацыйным кодзе SAR?
Першая літара абазначае палярызацыю перадачы, а другая — палярызацыю прыёму. HV азначае гарызантальную перадачу і вертыкальную прыём.
У чым розніца паміж двухпалярным і чатырохпалярным SAR?
Двухпалярызацыйны рэжым запісвае два каналы, звычайна HH+HV або VV+VH. Квадрапалярызацыйны рэжым запісвае HH, HV, VH і VV і захоўвае суадносіны, неабходныя для поўнага палярыметрычнага аналізу.
Ці заўсёды адна палярызацыя SAR найлепшая?
Не. Найбольш карысны рэжым залежыць ад мэты, даўжыні хвалі радара, вугла падзення, раздзяляльнай здольнасці, умоў навакольнага асяроддзя і мэты апрацоўкі.
Чаму карысныя міжпалярныя каналы?
HV або VH могуць выявіць рассеянне, якое змяняе палярызацыю падаючага выпраменьвання, асабліва аб'ёмнае рассеянне і структурна складаныя цэлі, такія як расліннасць.
Выснова
Палярызацыя SAR кіруе тым, як радар асвятляе цэль і як вымяраецца адбітае поле. HH і VV — гэта копаларызаваныя каналы, а HV і VH — крыжавана-палярызаваныя. Аднапалярызацыйны рэжым забяспечвае эфектыўнасць, двухпалярызацыйны — дадае дыскрымінацыю, а поўны чатырохпалярызацыйны рэжым забяспечвае найбольш поўны набор лінейных палярыметрычных дадзеных. Для атрымання дакладных вынікаў неабходна разам улічваць рэжым збору дадзеных, антэнную сістэму, метад каліброўкі і патрабаванні да прыкладання.
Для выбару антэны або падтрымкі палярыметрычных радыёчастотных вымярэнняў азнаёмцеся з RF MISOмагчымасць тэставання антэн or звяжыцеся з камандай RF MISO.
Спасылкі і дадатковая літаратура
Каб даведацца больш пра антэны, наведайце:
Час публікацыі: 28 чэрвеня 2024 г.
