Πόλωση SARΠεριγράφει τον προσανατολισμό του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που μεταδίδεται και λαμβάνεται από ένα σύστημα ραντάρ συνθετικού διαφράγματος. Επειδή διαφορετικές επιφάνειες και δομές διασκορπίζουν τα οριζόντια και κάθετα πεδία με διαφορετικό τρόπο, η πόλωση είναι μια από τις πιο χρήσιμες μεταβλητές για την ερμηνεία εικόνων SAR.
Αυτός ο οδηγός εξηγεί τα τέσσερα κανάλια γραμμικής πόλωσης - HH, HV, VH και VV - και τις τρεις συνήθως χρησιμοποιούμενες λειτουργίες λήψης: μονή πόλωση, διπλή πόλωση και πλήρη (τετραπλή) πόλωση. Περιγράφει επίσης πώς οι μηχανικοί επιλέγουν μια λειτουργία για τηλεπισκόπηση, δοκιμές ραντάρ και αξιολόγηση συστημάτων κεραίας.
Τι είναι η πόλωση SAR;
Τα περισσότερα διαστημικά συστήματα SAR χρησιμοποιούν οριζόντια (H) και κάθετη (V) γραμμική πόλωση. Ένας κώδικας καναλιού δύο γραμμάτων προσδιορίζει πρώτα την πόλωση που μεταδίδεται και στη συνέχεια την πόλωση που λαμβάνεται. Για παράδειγμα, HH σημαίνει οριζόντια μετάδοση και οριζόντια λήψη, ενώ HV σημαίνει οριζόντια μετάδοση και κάθετη λήψη.
Η πόλωση έχει σημασία επειδή ένας στόχος μπορεί να διατηρήσει την προσπίπτουσα πόλωση, να την περιστρέψει ή να αποπολώσει μέρος της επιστροφής. Η τραχύτητα της επιφάνειας, η γεωμετρία, οι διηλεκτρικές ιδιότητες, το μήκος κύματος, η γωνία πρόσπτωσης και η εσωτερική δομή επηρεάζουν όλα τη μετρούμενη οπισθοσκέδαση. Επομένως, η πόλωση θα πρέπει να ερμηνεύεται μαζί με τη ζώνη συχνοτήτων, τη γεωμετρία θέασης και τα βαθμονομημένα δεδομένα εικόνας.
Τι σημαίνουν τα HH, HV, VH και VV;
| Κανάλι | Μεταδίδω | Λαμβάνω | Ταξινόμηση |
|---|---|---|---|
| HH | Οριζόντιος | Οριζόντιος | Συν-πολωμένο |
| HV | Οριζόντιος | Κατακόρυφος | Διασταυρούμενη πολωμένη |
| VH | Κατακόρυφος | Οριζόντιος | Διασταυρούμενη πολωμένη |
| VV | Κατακόρυφος | Κατακόρυφος | Συν-πολωμένο |
Τα HH και VV είναι συμπολωμένα κανάλια επειδή οι πολώσεις μετάδοσης και λήψης είναι οι ίδιες. Τα HV και VH είναι διασταυρούμενα πολωμένα κανάλια επειδή η πόλωση λήψης είναι ορθογώνια προς την πόλωση μετάδοσης. Σε ένα βαθμονομημένο αμοιβαίο μονοστατικό σύστημα, οι αποκρίσεις HV και VH είναι συχνά παρόμοιες, αλλά και τα δύο κανάλια διατηρούνται σε πλήρεις πολωσιμετρικές μετρήσεις.
Οι τρεις κύριες λειτουργίες πόλωσης SAR
1. Μονή πόλωση
Μια λήψη μονής πόλωσης καταγράφει ένα κανάλι, συνηθέστερα HH ή VV. Προσφέρει μικρότερο όγκο δεδομένων και απλούστερη επεξεργασία όταν αρκεί ένα επικυρωμένο κανάλι. Ο περιορισμός είναι ότι ένα κανάλι παρέχει λιγότερες πληροφορίες σχετικά με τους μηχανισμούς σκέδασης και τη δομή του στόχου.
2. Διπλή πόλωση
Μια λήψη διπλής πόλωσης καταγράφει δύο κανάλια. Οι συνηθισμένοι συνδυασμοί περιλαμβάνουν HH+HV και VV+VH, όπου το ραντάρ μεταδίδει μία πόλωση και λαμβάνει τόσο συν- όσο και διασταυρούμενα πολωμένες αποδόσεις. Ορισμένα συστήματα υποστηρίζουν επίσης ένα ζεύγος συν-πόλωσης όπως HH+VV. Τα δεδομένα διπλής-πόλωσης προσθέτουν χρήσιμη διάκριση, διατηρώντας παράλληλα τις απαιτήσεις ρυθμού δεδομένων και επεξεργασίας πιο διαχειρίσιμες από την πλήρη πολωσιμετρία. Ο ESA δηλώνει ότι το Sentinel-1 υποστηρίζει VV+VH ή HH+HV στα σχήματα διπλής πόλωσης.
3. Πλήρης ή τετραπλή πόλωση
Το πλήρες πολωσιμετρικό SAR καταγράφει τα HH, HV, VH και VV ως σύνθετα κανάλια. Ένα κλασικό τετραπολικό ραντάρ μεταδίδει H και V σε ακολουθία και λαμβάνει επιστροφές τόσο H όσο και V, διατηρώντας τις πληροφορίες πλάτους και σχετικής φάσης. Αυτό υποστηρίζει την ανάλυση του πίνακα σκέδασης και τη λεπτομερή αποσύνθεση, ταξινόμηση και χαρακτηρισμό στόχου.
Το αντάλλαγμα είναι η μεγαλύτερη πολυπλοκότητα του συστήματος, η ζήτηση βαθμονόμησης, ο όγκος δεδομένων και η προσπάθεια επεξεργασίας. Ανάλογα με τον αισθητήρα, η λειτουργία πλήρους πόλωσης μπορεί επίσης να περιλαμβάνει μια στενότερη ζώνη ή διαφορετικούς περιορισμούς λήψης. Η συμπαγής πόλωση είναι μια άλλη έγκυρη αρχιτεκτονική SAR, αλλά διαφέρει από τις παραδοσιακές γραμμικές λειτουργίες μονής, διπλής και τετραπλής πόλωσης που συζητούνται εδώ.
Συν-πόλωση έναντι διασταυρούμενης πόλωσης
Τα συνπολωμένα κανάλια συχνά διατηρούν ισχυρές επιστροφές από επιφάνειες και δομές που διατηρούν την μεταδιδόμενη πόλωση. Οι διασταυρούμενες πολωμένες επιστροφές υποδεικνύουν ότι η διαδικασία σκέδασης άλλαξε μέρος της κατάστασης πόλωσης μέσω σκέδασης όγκου, πολλαπλών ανακλάσεων, σύνθετης γεωμετρίας ή ανισότροπης δομής.
- Ήρεμα νερά και λείες επιφάνειες:συχνά φαίνονται σκοτεινά όταν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας ανακλάται μακριά από το ραντάρ. Η τραχύτητα, ο άνεμος και η γωνία πρόσπτωσης μπορούν να αυξήσουν την οπισθοσκέδαση.
- Βλάστηση:Τα κλαδιά, οι κορμοί και τα φύλλα δημιουργούν σκέδαση όγκου, επομένως τα κανάλια διασταυρούμενης πολικότητας μπορούν να προσθέσουν πολύτιμες δομικές πληροφορίες.
- Αστικές περιοχές:Τα κτίρια και οι επιφάνειες του εδάφους μπορούν να δημιουργήσουν ισχυρές αποδόσεις co-pol και σκέδαση διπλής αναπήδησης, ανάλογα με τον προσανατολισμό και τη γεωμετρία απεικόνισης.
- Έδαφος, χιόνι και πάγος:Η υγρασία, η τραχύτητα, το βάθος, το μήκος κύματος και η εσωτερική δομή επηρεάζουν όλα την απόκριση πόλωσης.
Αυτές είναι αρχές ερμηνείας και όχι καθολικοί κανόνες. Ένα κανάλι δεν θα πρέπει να επιλέγεται ανεξάρτητα από τη ζώνη του ραντάρ, τη γωνία πρόσπτωσης, την ανάλυση, την εποχή και την ποιότητα βαθμονόμησης.
Πώς να επιλέξετε μια λειτουργία πόλωσης SAR
| Απαίτηση | Πρακτικό σημείο εκκίνησης |
|---|---|
| Παρακολούθηση ευρείας περιοχής ή περιορισμένος όγκος δεδομένων | Μονή πόλωση όταν ένα επικυρωμένο κανάλι πληροί τον στόχο ανίχνευσης |
| Διακρίσεις λόγω βλάστησης, γεωργίας ή κάλυψης γης | Δεδομένα διπλής πολικότητας με συν- και διασταυρούμενη πόλωση για πρόσθετες πληροφορίες σκέδασης |
| Χαρτογράφηση θαλάσσιου πάγου, ωκεανού ή πλημμυρών | Επιλέξτε λειτουργίες που βασίζονται σε HH ή VV ανάλογα με τη ζώνη, τη γωνία πρόσπτωσης και την επικυρωμένη μέθοδο |
| Προηγμένη ταξινόμηση ή αποσύνθεση σκέδασης | Πλήρης τετραπολική λειτουργία όταν απαιτούνται πληροφορίες τεσσάρων καναλιών με βαθμονόμηση φάσης |
Η καλύτερη λειτουργία είναι αυτή που αφορά την εφαρμογή. Οι μηχανικοί θα πρέπει να συγκρίνουν το περιεχόμενο των πληροφοριών με την κάλυψη, την ανάλυση, τον λόγο σήματος προς θόρυβο, την περιοχή ελέγχου, τον χρόνο επανεξέτασης, τους πόρους επεξεργασίας και την ικανότητα βαθμονόμησης.
Ζητήματα κεραίας και ραδιοσυχνοτήτων για πολωσιμετρικό ραντάρ
Οι αξιόπιστες πολωσιμετρικές μετρήσεις εξαρτώνται από περισσότερα από τον αλγόριθμο επεξεργασίας. Η κεραία και η αλυσίδα RF πρέπει να διατηρούν σταθερή απόδοση και στα δύο κανάλια πόλωσης. Σημαντικές παράμετροι περιλαμβάνουν:
- συχνότητα λειτουργίας και στιγμιαίο εύρος ζώνης·
- ισορροπία κέρδους και διαγράμματος ακτινοβολίας μεταξύ θυρών H και V·
- απομόνωση από λιμάνι σε λιμάνι και διασταυρούμενη πολική διάκριση·
- πλάτος και σταθερότητα φάσης·
- VSWR, διεπαφή σύνδεσης και βαθμονόμηση καλωδίου.
- ευθυγράμμιση κεραίας, γεωμετρία τοποθέτησης και επίπεδο αναφοράς βαθμονόμησης.
Προμήθειες RF MISOκεραίες κόρνας διπλής πόλωσης, ευρυζωνικές διπλής πόλωσης κεραίες κόρναςκαι άλλες λύσεις κεραίας RF για εργασίες ραντάρ, μέτρησης και ολοκλήρωσης συστημάτων. Η επιλογή μοντέλου θα πρέπει πάντα να βασίζεται στο τρέχον φύλλο δεδομένων και στις πλήρεις απαιτήσεις δοκιμής.
Συχνές ερωτήσεις
Ποιο γράμμα εμφανίζεται πρώτο σε έναν κώδικα πόλωσης SAR;
Το πρώτο γράμμα προσδιορίζει την πόλωση μετάδοσης και το δεύτερο προσδιορίζει την πόλωση λήψης. Το HV σημαίνει οριζόντια μετάδοση και κάθετη λήψη.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ SAR διπλής και τετραπλής πόλωσης;
Η διπλή πολικότητα καταγράφει δύο κανάλια, συνήθως HH+HV ή VV+VH. Η τετραπλή πολικότητα καταγράφει HH, HV, VH και VV και διατηρεί τις σχέσεις που απαιτούνται για πλήρη πολωσιμετρική ανάλυση.
Είναι πάντα η καλύτερη πόλωση SAR;
Όχι. Η πιο χρήσιμη λειτουργία εξαρτάται από τον στόχο, το μήκος κύματος του ραντάρ, τη γωνία πρόσπτωσης, την ανάλυση, τις περιβαλλοντικές συνθήκες και τον αντικειμενικό στόχο επεξεργασίας.
Γιατί είναι χρήσιμα τα κανάλια cross-pol;
Τα HV ή VH μπορούν να αποκαλύψουν σκέδαση που αλλάζει την προσπίπτουσα πόλωση, ειδικά σκέδαση όγκου και δομικά πολύπλοκους στόχους όπως η βλάστηση.
Σύναψη
Η πόλωση SAR ελέγχει τον τρόπο με τον οποίο ένα ραντάρ φωτίζει έναν στόχο και τον τρόπο μέτρησης του επιστρεφόμενου πεδίου. Τα HH και VV είναι συμπολωμένα κανάλια, ενώ τα HV και VH είναι διασταυρούμενα πολωμένα. Η μονόπολη προσφέρει αποτελεσματικότητα, η διπλήπολική προσθέτει διάκριση και η πλήρης τετραπολική παρέχει το πιο ολοκληρωμένο γραμμικό πολωσιμετρικό σύνολο δεδομένων. Τα ακριβή αποτελέσματα απαιτούν να λαμβάνονται υπόψη από κοινού η λειτουργία λήψης, το σύστημα κεραίας, η μέθοδος βαθμονόμησης και οι απαιτήσεις εφαρμογής.
Για την επιλογή κεραίας ή την υποστήριξη πολωσιμετρικών μετρήσεων RF, ανατρέξτε στα RF MISO.δυνατότητα δοκιμής κεραίας or επικοινωνήστε με την ομάδα RF MISO.
Αναφορές και περαιτέρω ανάγνωση
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις κεραίες, επισκεφθείτε τη διεύθυνση:
Ώρα δημοσίευσης: 28 Ιουνίου 2024
