Polarización SARdescribe a orientación do campo electromagnético transmitido e recibido por un sistema de radar de apertura sintética. Dado que as diferentes superficies e estruturas dispersan os campos horizontais e verticais de xeito diferente, a polarización é unha das variables máis útiles para interpretar imaxes SAR.
Esta guía explica os catro canais de polarización lineal (HH, HV, VH e VV) e os tres modos de adquisición máis empregados: polarización simple, polarización dual e polarización completa (cuádruple). Tamén describe como os enxeñeiros escollen un modo para a teledetección, as probas de radar e a avaliación de sistemas de antenas.
Que é a polarización SAR?
A maioría dos sistemas SAR espaciais empregan polarización lineal horizontal (H) e vertical (V). Un código de canle de dúas letras identifica primeiro a polarización transmitida e despois a polarización recibida. Por exemplo, HH significa transmisión horizontal e recepción horizontal, mentres que HV significa transmisión horizontal e recepción vertical.
A polarización é importante porque un obxectivo pode preservar a polarización incidente, rotala ou despolarizar parte do retorno. A rugosidade da superficie, a xeometría, as propiedades dieléctricas, a lonxitude de onda, o ángulo de incidencia e a estrutura interna inflúen na retrodispersión medida. Polo tanto, a polarización debe interpretarse xunto coa banda de frecuencia, a xeometría de visualización e os datos de imaxe calibrados.
Que significan HH, HV, VH e VV?
| Canle | Transmitir | Recibir | Clasificación |
|---|---|---|---|
| HH | Horizontal | Horizontal | Copolarizado |
| HV | Horizontal | Vertical | Polarización cruzada |
| VH | Vertical | Horizontal | Polarización cruzada |
| VV | Vertical | Vertical | Copolarizado |
HH e VV son canles copolarizadas porque as polarizacións de transmisión e recepción son as mesmas. HV e VH son canles con polarización cruzada porque a polarización de recepción é ortogonal á polarización transmitida. Nun sistema monostático recíproco calibrado, as respostas de HV e VH adoitan ser similares, pero ambas as canles mantéñense en medicións polarimétricas completas.
Os tres modos principais de polarización SAR
1. Polarización simple
Unha adquisición de polarización única rexistra un canal, o máis común é HH ou VV. Ofrece un menor volume de datos e un procesamento máis sinxelo cando un canal validado é suficiente. A limitación é que un canal proporciona menos información sobre os mecanismos de dispersión e a estrutura do obxectivo.
2. Polarización dual
Unha adquisición de dobre polarización rexistra dous canais. As combinacións habituais inclúen HH+HV e VV+VH, onde o radar transmite unha polarización e recibe retornos de polarización co e cruzada. Algúns sistemas tamén admiten un par de copolarización como HH+VV. Os datos de dobre polarización engaden unha discriminación útil ao tempo que manteñen a taxa de datos e os requisitos de procesamento máis manexables que a polarimetría completa. A ESA afirma que Sentinel-1 admite VV+VH ou HH+HV nos seus esquemas de dobre polarización.
3. Polarización completa ou cuádruple
O SAR polarimétrico completo rexistra HH, HV, VH e VV como canles complexas. Un radar quad-pole clásico transmite H e V en secuencia e recibe retornos tanto de H como de V, preservando a información de amplitude e fase relativa. Isto permite a análise da matriz de dispersión e a descomposición, clasificación e caracterización detalladas do obxectivo.
A contrapartida é unha maior complexidade do sistema, demanda de calibración, volume de datos e esforzo de procesamento. Dependendo do sensor, o funcionamento de polarización completa tamén pode implicar unha franxa máis estreita ou diferentes restricións de adquisición. A polarización compacta é outra arquitectura SAR válida, pero é distinta dos modos lineais tradicionais de polarización simple, dual e cuádrupla que se describen aquí.
Copolarización fronte a polarización cruzada
Os canais copolarizados adoitan preservar fortes retornos de superficies e estruturas que manteñen a polarización transmitida. Os retornos de polarización cruzada indican que o proceso de dispersión cambiou parte do estado de polarización a través da dispersión de volume, reflexións múltiples, xeometría complexa ou estrutura anisotrópica.
- Augas tranquilas e superficies lisas:a miúdo aparecen escuras cando a maior parte da enerxía se reflicte lonxe do radar; a rugosidade, o vento e o ángulo de incidencia poden aumentar a retrodispersión.
- Vexetación:As pólas, os troncos e as follas crean dispersión de volume, polo que os canais entre polos poden engadir información estrutural valiosa.
- Zonas urbanas:Os edificios e as superficies do chan poden xerar fortes retornos co-pol e dispersión de dobre rebote, dependendo da orientación e da xeometría da imaxe.
- Solo, neve e xeo:A humidade, a rugosidade, a profundidade, a lonxitude de onda e a estrutura interna afectan á resposta de polarización.
Estes son principios de interpretación en lugar de regras universais. Non se debe seleccionar unha canle independentemente da banda de radar, o ángulo de incidencia, a resolución, a estación e a calidade da calibración.
Como elixir un modo de polarización SAR
| Requisito | Punto de partida práctico |
|---|---|
| Monitorización de área ampla ou volume de datos limitado | Single-pol cando unha canle validada cumpre o obxectivo de detección |
| Discriminación pola vexetación, a agricultura ou a cobertura do solo | Datos de copolarización cruzada e polarización dual para obter información de dispersión adicional |
| Cartografía de xeo mariño, océano ou inundacións | Escolla os modos baseados en HH ou VV segundo a banda, o ángulo de incidencia e o método validado |
| Clasificación avanzada ou descomposición por dispersión | Quad-pol completo cando se require información de catro canles calibrada en fase |
O mellor modo é o específico da aplicación. Os enxeñeiros deben comparar o contido da información coa cobertura, a resolución, a relación sinal-ruído, a franxa, o tempo de revisita, os recursos de procesamento e a capacidade de calibración.
Consideracións sobre antenas e RF para radar polarimétrico
As medicións polarimétricas fiables dependen de algo máis que o algoritmo de procesamento. A antena e a cadea de RF deben manter un rendemento estable en ambos os canais de polarización. Entre os parámetros importantes inclúense:
- frecuencia de funcionamento e ancho de banda instantáneo;
- balance de ganancia e patrón de radiación entre os portos H e V;
- illamento de porto a porto e discriminación interpolar;
- estabilidade de amplitude e fase;
- Calibración da ROE, da interface do conector e do cable;
- aliñamento da antena, xeometría de montaxe e plano de referencia de calibración.
Suministros RF MISOantenas de corno de dobre polarización, antenas de corno de banda ancha de dobre polarizacióne outras solucións de antenas de RF para traballos de radar, medición e integración de sistemas. A selección do modelo debe basearse sempre na folla de datos actual e nos requisitos de proba completos.
Preguntas frecuentes
Cal letra aparece primeiro nun código de polarización SAR?
A primeira letra identifica a polarización transmitida e a segunda identifica a polarización recibida. HV significa transmisión horizontal e recepción vertical.
Cal é a diferenza entre o SAR de dobre polaridade e o de catro polaridades?
A dobre polaridade rexistra dous canais, normalmente HH+HV ou VV+VH. A cuádrupla polaridade rexistra HH, HV, VH e VV e conserva as relacións necesarias para unha análise polarimétrica completa.
É sempre a mellor polarización SAR?
Non. O modo máis útil depende do obxectivo, da lonxitude de onda do radar, do ángulo de incidencia, da resolución, das condicións ambientais e do obxectivo do procesamento.
Por que son útiles os canais de polarización cruzada?
A alta visibilidade (HV) ou a alta sensación auditiva (VH) poden revelar a dispersión que cambia a polarización incidente, especialmente a dispersión de volume e obxectivos estruturalmente complexos como a vexetación.
Conclusión
A polarización SAR controla como un radar ilumina un obxectivo e como se mide o campo devolto. HH e VV son canles copolarizadas, mentres que HV e VH están polarizadas cruzadamente. A polarización simple ofrece eficiencia, a polarización dual engade discriminación e a polarización cuádrupla completa proporciona o conxunto de datos polarimétricos lineais máis completo. Para obter resultados precisos, é necesario considerar conxuntamente o modo de adquisición, o sistema de antena, o método de calibración e os requisitos da aplicación.
Para a selección de antenas ou a compatibilidade coa medición polarimétrica de RF, consulte os MISO de RF.capacidade de proba de antenas or Contacta co equipo de RF MISO.
Referencias e lecturas adicionais
Para saber máis sobre antenas, visita:
Data de publicación: 28 de xuño de 2024
