Радиолокатор с синтезированной апертурой

Вид радара, используемый для создания изображений ландшафтов.

На этом радиолокационном снимке, полученном радаром SIR-C/X-SAR на борту космического челнока Endeavour, показан вулкан Тейде . Город Санта-Крус-де-Тенерифе виден как фиолетово-белая область на нижнем правом краю острова. Потоки лавы в кратере на вершине окрашены в оттенки зеленого и коричневого, а зоны растительности — как области фиолетового, зеленого и желтого цветов на склонах вулкана.

Синтезированная апертурная радиолокационная станция ( SAR ) — это разновидность радиолокационной станции , которая используется для создания двухмерных изображений или трехмерных реконструкций объектов, таких как ландшафты. ^[1] SAR использует движение антенны радиолокационной станции над целевой областью для обеспечения более точного пространственного разрешения, чем обычные стационарные радиолокационные станции со сканированием луча. SAR обычно устанавливается на движущейся платформе, такой как самолет или космический корабль, и берет свое начало в усовершенствованной форме бортовой радиолокационной станции бокового обзора (SLAR). Расстояние, которое устройство SAR проходит над целью в течение периода, когда целевая сцена освещена, создает большую апертуру синтетической антенны ( размер антенны). Как правило, чем больше апертура, тем выше будет разрешение изображения, независимо от того, является ли апертура физической (большая антенна) или синтетической (движущаяся антенна) — это позволяет SAR создавать изображения с высоким разрешением с помощью сравнительно небольших физических антенн. При фиксированном размере и ориентации антенны объекты, находящиеся дальше, остаются освещенными дольше, поэтому SAR обладает свойством создавать большие синтетические апертуры для более удаленных объектов, что обеспечивает постоянное пространственное разрешение в диапазоне расстояний наблюдения.

Для создания изображения SAR последовательные импульсы радиоволн передаются для «освещения» целевой сцены, и эхо каждого импульса принимается и записывается. Импульсы передаются, а эхо принимается с помощью одной антенны, формирующей луч , с длинами волн от метра до нескольких миллиметров. По мере того, как устройство SAR на борту самолета или космического корабля движется, местоположение антенны относительно цели меняется со временем. Обработка сигнала последовательных записанных эхо-сигналов радара позволяет объединять записи с этих нескольких позиций антенны. Этот процесс формирует апертуру синтетической антенны и позволяет создавать изображения с более высоким разрешением, чем это было бы возможно с данной физической антенной. ^[2]

Мотивация и приложения

Поверхность Венеры , полученная зондом «Магеллан» с помощью SAR, раскрашенная в искусственные цвета .

SAR способен осуществлять дистанционное зондирование с высоким разрешением , независимо от высоты полета и погоды, поскольку SAR может выбирать частоты, чтобы избежать затухания сигнала из-за погодных условий. SAR имеет возможность получения изображений днем ​​и ночью, поскольку освещение обеспечивается SAR. ^{[3] [4] [5]}

Изображения SAR широко применяются в дистанционном зондировании и картировании поверхностей Земли и других планет. Применений SAR множество. Примерами являются топография, океанография, гляциология, геология (например, распознавание рельефа и получение изображений подповерхностных слоев). SAR также может использоваться в лесном хозяйстве для определения высоты леса, биомассы и вырубки лесов. Мониторинг вулканов и землетрясений использует дифференциальную интерферометрию . SAR также может применяться для мониторинга стабильности гражданской инфраструктуры, такой как мосты. ^[6] SAR полезен для мониторинга окружающей среды, такой как разливы нефти, наводнения, ^{[7] [8]} рост городов, ^[9] военное наблюдение: включая стратегическую политику и тактическую оценку. ^[5] SAR может быть реализован как обратный SAR путем наблюдения за движущейся целью в течение значительного времени с помощью неподвижной антенны.

Основной принцип

Основной принцип

Синтетическая апертура радара представляет собой радар визуализации , установленный на подвижной платформе. ^[10] Электромагнитные волны передаются последовательно, эхо собирается, а электроника системы оцифровывает и сохраняет данные для последующей обработки. Поскольку передача и прием происходят в разное время, они отображаются в разных небольших позициях. Хорошо упорядоченная комбинация полученных сигналов создает виртуальную апертуру, которая намного длиннее физической ширины антенны. Это является источником термина «синтетическая апертура», что придает ей свойство радара визуализации. ^[5] Направление дальности перпендикулярно траектории полета и перпендикулярно азимутальному направлению, которое также известно как направление вдоль траектории , потому что оно совпадает с положением объекта в поле зрения антенны.

3D-обработка выполняется в два этапа. Азимут и направление дальности фокусируются для генерации 2D (азимут-диапазон) изображений с высоким разрешением, после чего цифровая модель рельефа (ЦМР) ^{[11] [12]} используется для измерения разности фаз между сложными изображениями, которая определяется с разных углов обзора для восстановления информации о высоте. Эта информация о высоте вместе с координатами азимут-диапазон, полученными с помощью фокусировки 2-D SAR, дает третье измерение, которое является высотой. ^[3] Первый шаг требует только стандартных алгоритмов обработки, ^[12] для второго шага используется дополнительная предварительная обработка, такая как совместная регистрация изображений и фазовая калибровка. ^{[3] [13]}

Кроме того, можно использовать несколько базовых линий для расширения трехмерного изображения до временного измерения . Четырехмерное и многомерное изображение SAR позволяет визуализировать сложные сценарии, такие как городские районы, и имеет улучшенную производительность по сравнению с классическими интерферометрическими методами, такими как интерферометрия с постоянным рассеивателем (PSI). ^[14]

Алгоритм

Алгоритмы SAR моделируют сцену как набор точечных целей, которые не взаимодействуют друг с другом ( приближение Борна ).

Хотя детали различных алгоритмов SAR различаются, обработка SAR в каждом случае представляет собой применение согласованного фильтра к необработанным данным для каждого пикселя выходного изображения, где коэффициенты согласованного фильтра являются откликом от одной изолированной точечной цели. ^[15] На заре обработки SAR необработанные данные записывались на пленку, а постобработка согласованным фильтром осуществлялась оптически с использованием линз конической, цилиндрической и сферической формы. Алгоритм Range-Doppler является примером более позднего подхода.

Существующие подходы к спектральной оценке

Радиолокатор с синтезированной апертурой определяет 3D-отражательную способность по измеренным данным SAR. По сути, это оценка спектра, поскольку для определенной ячейки изображения комплексные измерения SAR стека изображений SAR являются выборочной версией преобразования Фурье отражательной способности в направлении возвышения, но преобразование Фурье является нерегулярным. ^[16] Таким образом, методы спектральной оценки используются для улучшения разрешения и уменьшения спеклов по сравнению с результатами обычных методов визуализации SAR с преобразованием Фурье. ^[17]

Непараметрические методы

БПФ

FFT (Fast Fourier Transform, т.е. периодограмма или согласованный фильтр ) является одним из таких методов, который используется в большинстве алгоритмов спектральной оценки, и существует много быстрых алгоритмов для вычисления многомерного дискретного преобразования Фурье. Вычислительная алгебра массивов с ядром Кронекера ^[18] является популярным алгоритмом, используемым в качестве нового варианта алгоритмов FFT для обработки в многомерных системах радаров с синтезированной апертурой (SAR). Этот алгоритм использует исследование теоретических свойств наборов индексации входных/выходных данных и групп перестановок.

Ветвь конечной многомерной линейной алгебры используется для выявления сходств и различий между различными вариантами алгоритма БПФ и для создания новых вариантов. Каждое многомерное вычисление ДПФ выражается в матричной форме. Многомерная матрица ДПФ, в свою очередь, распадается на набор факторов, называемых функциональными примитивами, которые индивидуально идентифицируются с базовым программным/аппаратным вычислительным дизайном. ^[5]

Реализация FFT по сути является реализацией отображения математической структуры посредством генерации вариантов и выполнения матричных операций. Производительность этой реализации может варьироваться от машины к машине, и цель состоит в том, чтобы определить, на какой машине она работает лучше всего. ^[19]

Преимущества

• Для математических формулировок используются аддитивные групповые свойства многомерных наборов индексации ввода/вывода, поэтому легче идентифицировать отображение между вычислительными структурами и математическими выражениями, что лучше, чем традиционные методы. ^[20]
• Язык алгебры CKA помогает разработчику приложений понять, какие варианты БПФ являются более эффективными с точки зрения вычислений, тем самым сокращая вычислительные затраты и улучшая время их реализации. ^{[20] [21]}

Недостатки

• БПФ не может разделить синусоиды, близкие по частоте. Если периодичность данных не соответствует БПФ, наблюдаются краевые эффекты. ^[19]

Метод Каплуна

Спектральный метод Кейпона, также называемый методом минимальной дисперсии, представляет собой метод многомерной обработки массивов. ^[22] Это непараметрический метод, основанный на ковариации, который использует подход адаптивного согласованного банка фильтров и следует двум основным этапам:

1. Пропускание данных через 2D-полосовой фильтр с различными центральными частотами ( ). ${\displaystyle \omega _{1},\omega _{2}}$
2. Оценка мощности ( ) для всех интересующих нас данных на основе отфильтрованных данных. ${\displaystyle \omega _{1},\omega _{2}}$ ${\displaystyle \omega _{1}\in [0,2\pi ),\omega _{2}\in [0,2\pi )}$

Адаптивный полосовой фильтр Кейпона предназначен для минимизации мощности выходного сигнала фильтра, а также для пропускания частот ( ) без какого-либо затухания, т.е. для удовлетворения для каждого ( ), ${\displaystyle \omega _{1},\omega _{2}}$ ${\displaystyle \omega _{1},\omega _{2}}$

${\displaystyle \min _{h}h_{\omega _{1},\omega _{2}}^{*}Rh_{\omega _{1},\omega _{2}}}$при условии ${\displaystyle h_{\omega _{1},\omega _{2}}^{*}a_{\omega _{1},\omega _{2}}=1,}$

где R — ковариационная матрица , — комплексно-сопряженная транспонированная функция импульсной характеристики КИХ-фильтра, — двумерный вектор Фурье, определяемый как , — произведение Кронекера. ^[22] ${\displaystyle h_{\omega _{1},\omega _{2}}^{*}}$ ${\displaystyle a_{\omega _{1},\omega _{2}}}$ ${\displaystyle a_{\omega _{1},\omega _{2}}\triangleq a_{\omega _{1}}\otimes a_{\omega _{2}}}$ ${\displaystyle \otimes }$

Поэтому он пропускает двумерную синусоиду на заданной частоте без искажений, минимизируя дисперсию шума полученного изображения. Цель состоит в том, чтобы эффективно вычислить спектральную оценку. ^[22]

Спектральная оценка дается как

${\displaystyle S_{\omega _{1},\omega _{2}}={\frac {1}{a_{\omega _{1},\omega _{2}}^{*}R^{-1}a_{\omega _{1},\omega _{2}}}},}$

где R — ковариационная матрица, а — двумерное комплексно-сопряженное транспонирование вектора Фурье. Вычисление этого уравнения по всем частотам занимает много времени. Видно, что оценщик Кейпона вперед-назад дает лучшую оценку, чем классический подход Кейпона только вперед. Основная причина этого заключается в том, что в то время как Кейпон вперед-назад использует как прямые, так и обратные векторы данных для получения оценки ковариационной матрицы, Кейпон только вперед использует только прямые векторы данных для оценки ковариационной матрицы. ^[22] ${\displaystyle a_{\omega _{1},\omega _{2}}^{*}}$

Преимущества

• Кейпон может дать более точные спектральные оценки с гораздо меньшими боковыми лепестками и более узкими спектральными пиками, чем метод быстрого преобразования Фурье (БПФ). ^[23]
• Метод Кейпона может обеспечить гораздо лучшее разрешение.

Недостатки

• Реализация требует вычисления двух трудоемких задач: инверсии ковариационной матрицы R и умножения на матрицу, которое должно быть выполнено для каждой точки . ^[3] ${\displaystyle a_{\omega _{1},\omega _{2}}}$ ${\displaystyle \left(\omega _{1},\omega _{2}\right)}$

Метод АПЕС

Метод APES (оценка амплитуды и фазы) также является методом согласованного банка фильтров, который предполагает, что данные истории фазы представляют собой сумму двумерных синусоид в шуме.

Спектральный оценщик APES имеет двухэтапную интерпретацию фильтрации:

1. Прохождение данных через ряд полосовых КИХ-фильтров с переменной центральной частотой . ${\displaystyle \omega }$
2. Получение оценки спектра из отфильтрованных данных. ^[24] ${\displaystyle \omega \in [0,2\pi )}$

Эмпирически метод APES приводит к более широким спектральным пикам, чем метод Кейпона, но более точным спектральным оценкам амплитуды в SAR. ^[25] В методе Кейпона, хотя спектральные пики уже, чем у APES, боковые лепестки выше, чем у APES. В результате ожидается, что оценка амплитуды будет менее точной для метода Кейпона, чем для метода APES. Метод APES требует примерно в 1,5 раза больше вычислений, чем метод Кейпона. ^[26]

Преимущества

• Фильтрация уменьшает количество доступных выборок, но когда она разработана тактически, увеличение отношения сигнал/шум (SNR) в отфильтрованных данных компенсирует это уменьшение, и амплитуду синусоидальной составляющей с частотой можно оценить более точно из отфильтрованных данных, чем из исходного сигнала. ^[27] ${\displaystyle \omega }$

Недостатки

• Автоковариационная матрица в 2D намного больше, чем в 1D, поэтому она ограничена доступным объемом памяти. ^[5]

Метод САМВ

Метод SAMV — это алгоритм реконструкции разреженных сигналов без параметров. Он достигает сверхвысокого разрешения и устойчив к сильно коррелированным сигналам. Название подчеркивает его основу на критерии асимптотически минимальной дисперсии (AMV). Это мощный инструмент для восстановления как амплитудных, так и частотных характеристик нескольких сильно коррелированных источников в сложных условиях (например, ограниченное количество снимков, низкое отношение сигнал/шум) . Приложения включают в себя визуализацию радиолокаторов с синтезированной апертурой и локализацию различных источников.

Преимущества

Метод SAMV способен достигать более высокого разрешения, чем некоторые известные параметрические методы, например, MUSIC , особенно при наличии сильно коррелированных сигналов.

Недостатки

Вычислительная сложность метода SAMV выше из-за его итеративной процедуры.

Методы параметрического подпространственного разложения

Метод собственных векторов

Этот метод разложения подпространства разделяет собственные векторы матрицы автоковариации на соответствующие сигналам и помехам. ^[5] Амплитуда изображения в точке ( ) определяется по формуле: ${\displaystyle \omega _{x},\omega _{y}}$

${\displaystyle {\hat {\phi }}_{EV}\left(\omega _{x},\omega _{y}\right)={\frac {1}{W^{\mathsf {H}}\left(\omega _{x},\omega _{y}\right)\left(\sum _{\text{clutter}}{\frac {1}{\lambda _{i}}}{\underline {v_{i}}}\,{\underline {v_{i}}}^{\mathsf {H}}\right)W\left(\omega _{x},\omega _{y}\right)}}}$

где — амплитуда изображения в точке , — матрица когерентности , — эрмитиан матрицы когерентности, — обратная величина собственных значений подпространства помех, — векторы, определяемые как ^[5] ${\displaystyle {\hat {\phi }}_{EV}}$ ${\displaystyle \left(\omega _{x},\omega _{y}\right)}$ ${\displaystyle {\underline {v_{i}}}}$ ${\displaystyle {\underline {v_{i}}}^{\mathsf {H}}}$ ${\displaystyle {\frac {1}{\lambda _{i}}}}$ ${\displaystyle W\left(\omega _{x},\omega _{y}\right)}$

${\displaystyle W\left(\omega _{x},\omega _{y}\right)=\left[1\exp \left(-j\omega _{x}\right)\ldots \exp \left(-j(M-1)\omega _{x}\right)\right]\otimes \left[1\exp \left(-j\omega _{y}\right)\ldots \exp \left(-j(M-1)\omega _{y}\right)\right]}$

где ⊗ обозначает произведение Кронекера двух векторов.

Преимущества

• Более точно показывает особенности изображения. ^[5]

Недостатки

• Высокая вычислительная сложность. ^[13]

МУЗЫКАЛЬНЫЙ метод

MUSIC обнаруживает частоты в сигнале, выполняя собственное разложение на ковариационной матрице вектора данных выборок, полученных из выборок принятого сигнала. Когда все собственные векторы включены в подпространство помех (порядок модели = 0), метод EV становится идентичным методу Кейпона. Таким образом, определение порядка модели имеет решающее значение для работы метода EV. Собственное значение матрицы R определяет, соответствует ли его соответствующий собственный вектор подпространству помех или сигналу. ^[5]

Метод MUSIC считается неэффективным в приложениях SAR. Этот метод использует константу вместо подпространства помех. ^[5]

В этом методе знаменатель приравнивается к нулю, когда синусоидальный сигнал, соответствующий точке на изображении SAR, совпадает с одним из собственных векторов подпространства сигнала, который является пиком в оценке изображения. Таким образом, этот метод не точно представляет интенсивность рассеяния в каждой точке, но показывает конкретные точки изображения. ^{[5] [28]}

Преимущества

• МУЗЫКА отбеливает или выравнивает собственные значения беспорядка. ^[17]

Недостатки

• Потеря разрешения из-за операции усреднения. ^[10]

Алгоритм обратной проекции

Алгоритм обратной проекции имеет два метода: обратная проекция во временной области и обратная проекция в частотной области . Обратная проекция во временной области имеет больше преимуществ по сравнению с частотной областью и, таким образом, является более предпочтительной. Обратная проекция во временной области формирует изображения или спектры путем сопоставления данных, полученных от радара, и того, что он ожидает получить. Его можно рассматривать как идеальный согласованный фильтр для радара с синтезированной апертурой. Нет необходимости иметь другой шаг компенсации движения из-за его качества обработки неидеального движения/выборки. Его также можно использовать для различных геометрий изображений. ^[29]

Преимущества

• Он инвариантен к режиму визуализации : это означает, что он использует один и тот же алгоритм независимо от текущего режима визуализации, тогда как методы частотной области требуют изменений в зависимости от режима и геометрии. ^[29]
• Неоднозначный азимутальный алиасинг обычно происходит, когда требования Найквиста к пространственной выборке превышаются частотами. Однозначный алиасинг происходит в косых геометриях, где полоса пропускания сигнала не превышает пределы выборки, но подверглась «спектральному обертыванию». Алгоритм обратного проецирования не подвержен никаким эффектам такого рода алиасинга. ^[29]
• Он соответствует пространственно-временному фильтру: использует информацию о геометрии изображения, чтобы создать попиксельно изменяющийся согласованный фильтр для аппроксимации ожидаемого обратного сигнала. Это обычно дает компенсацию усиления антенны. ^[29]
• Ссылаясь на предыдущее преимущество, алгоритм обратной проекции компенсирует движение. Это становится преимуществом в областях с низкими высотами. ^[29]

Недостатки

• Вычислительные затраты для алгоритма обратной проекции больше по сравнению с другими методами частотной области.
• Это требует очень точного знания геометрии изображения. ^[29]

Применение: геостационарный радар с синтезированной апертурой (GEO-SAR)

В GEO-SAR, чтобы сосредоточиться специально на относительном движущемся пути, алгоритм обратной проекции работает очень хорошо. Он использует концепцию обработки азимута во временной области. Для геометрии спутник-земля GEO-SAR играет значительную роль. ^[30]

Процедура этой концепции излагается следующим образом. ^[30]

1. Полученные необработанные данные сегментируются или распределяются по субапертурам для упрощения и ускорения проведения процедуры.
2. Затем диапазон данных сжимается с использованием концепции «Согласованной фильтрации» для каждого созданного сегмента/субапертуры. Она задается как- где τ — время диапазона, t — азимутальное время, λ — длина волны, c — скорость света. ${\textstyle s(t,\tau )=\exp \left(-j\cdot {\frac {4\pi }{\lambda }}\cdot R(t)\right)\cdot \operatorname {sinc} \left(\tau -{\frac {2}{c}}\cdot R(t)\right)}$
3. Точность «кривой миграции дальности» достигается путем интерполяции дальности.
4. Расположение пикселей земли на изображении зависит от модели геометрии спутник–земля. Разделение сетки теперь выполняется по азимуту-времени.
5. Расчеты «наклонной дальности» (расстояния между фазовым центром антенны и точкой на земле) производятся для каждого азимутального времени с использованием преобразований координат.
6. Сжатие по азимуту выполняется после предыдущего шага.
7. Шаги 5 и 6 повторяются для каждого пикселя, чтобы охватить каждый пиксель, и проводят процедуру для каждой субапертуры.
8. Наконец, все субапертуры созданного изображения накладываются друг на друга, и формируется окончательное изображение высокой четкости.

Сравнение алгоритмов

Capon и APES могут давать более точные спектральные оценки с гораздо меньшими боковыми лепестками и более узкими спектральными пиками, чем метод быстрого преобразования Фурье (FFT), который также является частным случаем подходов FIR-фильтрации. Видно, что хотя алгоритм APES дает немного более широкие спектральные пики, чем метод Capon, первый дает более точные общие спектральные оценки, чем последний и метод FFT. ^[25]

Метод FFT быстрый и простой, но имеет большие боковые лепестки. Capon имеет высокое разрешение, но высокую вычислительную сложность. EV также имеет высокое разрешение и высокую вычислительную сложность. APES имеет более высокое разрешение, быстрее, чем capon и EV, но высокую вычислительную сложность. ^[10]

Метод MUSIC в целом не подходит для получения изображений SAR, поскольку отбеливание собственных значений помех уничтожает пространственные неоднородности, связанные с помехами рельефа или другим диффузным рассеянием в изображениях SAR. Но он обеспечивает более высокое разрешение по частоте в результирующей спектральной плотности мощности (PSD), чем методы, основанные на быстром преобразовании Фурье (FFT). ^[31]

Алгоритм обратной проекции является вычислительно дорогим. Он особенно привлекателен для датчиков, которые являются широкополосными, широкоугольными и/или имеют длинные когерентные апертуры со значительным внедорожным движением. ^[32]

Мультистатическая работа

SAR требует, чтобы захваты эха производились в нескольких положениях антенны. Чем больше захватов (в разных положениях антенны) сделано, тем надежнее характеристика цели.

Многократный захват можно осуществить, перемещая одну антенну в разные места, размещая несколько стационарных антенн в разных местах или комбинируя эти методы.

Преимущество одной движущейся антенны в том, что ее можно легко разместить в любом количестве положений, чтобы обеспечить любое количество моностатических форм волн. Например, антенна, установленная на самолете, делает много захватов в секунду, пока самолет движется.

Главные преимущества нескольких статических антенн заключаются в том, что можно охарактеризовать движущуюся цель (при условии, что электроника захвата достаточно быстра), что не требуется никакого транспортного средства или движущейся техники, и что положение антенн не нужно определять на основе другой, иногда ненадежной, информации. (Одной из проблем с поисково-спасательными операциями на борту самолета является знание точного положения антенн во время движения самолета).

Для нескольких статических антенн возможны все комбинации захватов моностатических и мультистатических радарных волновых форм. Однако следует отметить, что невыгодно захватывать волновую форму для каждого из обоих направлений передачи для данной пары антенн, поскольку эти волновые формы будут идентичны. При использовании нескольких статических антенн общее количество уникальных эхо-волновых форм, которые могут быть захвачены, равно

${\displaystyle {\frac {N^{2}+N}{2}}}$

где N — количество уникальных положений антенны.

Режимы сканирования

Режим маршрутной карты для поиска и спасания на борту самолета

Иллюстрация режима работы полосовой карты SAR.

Антенна остается в фиксированном положении. Она может быть перпендикулярна траектории полета или может быть слегка наклонена вперед или назад. ^[5]

Когда апертура антенны движется по траектории полета, сигнал передается со скоростью, равной частоте повторения импульсов (PRF). Нижняя граница PRF определяется доплеровской полосой пропускания радара. Обратное рассеяние каждого из этих сигналов коммутативно добавляется на попиксельной основе для достижения точного азимутального разрешения, требуемого в радиолокационных изображениях. ^[33]

SAR в режиме прожектора

Изображение режима прожектора

Синтетическая апертура прожектора определяется по формуле

${\displaystyle Lsa=r_{0}\Delta \theta _{a}}$^[28]

где — угол, образованный между началом и концом изображения, как показано на схеме прожекторного изображения, а — дальность действия. ${\displaystyle \Delta \theta _{a}}$ ${\displaystyle r_{0}}$

Режим прожектора обеспечивает лучшее разрешение, хотя и для меньшего участка земли. В этом режиме луч подсвечивающего радара непрерывно управляется по мере движения самолета, так что он освещает тот же участок в течение более длительного периода времени. Этот режим не является традиционным режимом непрерывной полосовой визуализации; однако он имеет высокое азимутальное разрешение. ^[28] Техническое объяснение прожектора SAR из первых принципов предлагается в. ^[34]

Режим сканирования SAR

Изображение режима визуализации ScanSAR

При работе в режиме сканирования SAR, антенный луч периодически сканирует и, таким образом, охватывает гораздо большую область, чем в режимах прожектора и полосовой карты. Однако азимутальное разрешение становится намного ниже, чем в режиме полосовой карты из-за уменьшенной азимутальной полосы пропускания. Очевидно, что достигается баланс между азимутальным разрешением и областью сканирования SAR. ^[35] Здесь синтетическая апертура делится между подполосами и не находится в прямом контакте внутри одной подполосы. Требуется мозаичная операция в направлениях азимута и дальности для объединения азимутальных всплесков и подполос дальности. ^[28]

• ScanSAR делает полосу обзора огромной.
• Азимутальный сигнал имеет много всплесков.
• Разрешение по азимуту ограничено из-за длительности импульса.
• Каждая цель содержит различные частоты, которые полностью зависят от того, где находится азимут. ^[28]

Специальные приемы

Поляриметрия

Цветовое представление различных поляризаций.

Радарные волны имеют поляризацию . Различные материалы отражают радарные волны с разной интенсивностью, но анизотропные материалы, такие как трава, часто отражают разные поляризации с разной интенсивностью. Некоторые материалы также преобразуют одну поляризацию в другую. Излучая смесь поляризаций и используя приемные антенны с определенной поляризацией, можно собрать несколько изображений из одной и той же серии импульсов. Часто три такие поляризации RX-TX (HH-pol, VV-pol, VH-pol) используются в качестве трех цветовых каналов в синтезированном изображении. Это то, что было сделано на рисунке справа. Интерпретация полученных цветов требует значительного тестирования известных материалов.

Новые разработки в поляриметрии включают использование изменений в случайных возвратах поляризации некоторых поверхностей (таких как трава или песок) и между двумя изображениями одного и того же места в разное время для определения того, где произошли изменения, не видимые оптическим системам. Примерами являются подземные туннели или пути транспортных средств, проезжающих через область, которая снимается. Улучшенное наблюдение за нефтяными пятнами в море с помощью SAR было разработано с помощью соответствующего физического моделирования и использования полностью поляриметрических и двухполяриметрических измерений.

SAR-поляриметрия

Изображение SAR Долины Смерти , раскрашенное с помощью поляриметрии

SAR-поляриметрия — это метод, используемый для получения качественной и количественной физической информации для земли, снега и льда, океана и городских приложений, основанный на измерении и исследовании поляриметрических свойств искусственных и естественных рассеивателей. Классификация рельефа и землепользования является одним из важнейших приложений поляриметрического радара с синтезированной апертурой (PolSAR). ^[36]

SAR-поляриметрия использует матрицу рассеяния (S) для идентификации поведения рассеивания объектов после взаимодействия с электромагнитной волной. Матрица представлена ​​комбинацией состояний горизонтальной и вертикальной поляризации переданных и принятых сигналов.

${\displaystyle S={\begin{bmatrix}S_{HH}&S_{HV}\\S_{VH}&S_{VV}\end{bmatrix}}}$

где HH — горизонтальная передача и горизонтальный прием, VV — вертикальная передача и вертикальный прием, HV — горизонтальная передача и вертикальный прием, а VH — вертикальная передача и горизонтальный прием.

Первые две из этих комбинаций поляризации называются как-поляризованные (или кополяризованные), потому что поляризации передачи и приема одинаковы. Последние две комбинации называются кросс-поляризованными, потому что поляризации передачи и приема ортогональны друг другу. ^[37]

Трехкомпонентная модель рассеивающей способности

Трехкомпонентная модель рассеивающей способности Фримена и Дёрдена ^[38] успешно используется для разложения изображения PolSAR, применяя условие симметрии отражения с использованием ковариационной матрицы. Метод основан на простых физических механизмах рассеяния (поверхностное рассеяние, рассеяние двойным отскоком и объемное рассеяние). Преимущество этой модели рассеяния заключается в том, что она проста и легка в реализации для обработки изображений. Существует 2 основных подхода к разложению поляриметрической матрицы 3 3. Один из них — это подход лексикографической ковариационной матрицы, основанный на физически измеримых параметрах ^[38], а другой — разложение Паули, которое является когерентной матрицей разложения. Оно представляет всю поляриметрическую информацию в одном изображении SAR. Поляриметрическая информация [S] может быть представлена ​​комбинацией интенсивностей в одном изображении RGB, где все предыдущие интенсивности будут закодированы как цветовой канал. ^[39] ${\displaystyle \times }$ ${\displaystyle |S_{HH}|^{2},|S_{VV}|^{2},2|S_{HV}|^{2}}$

Четырехкомпонентная модель рассеивающей способности

Для анализа изображений PolSAR могут быть случаи, когда условие симметрии отражения не выполняется. В этих случаях для разложения поляриметрических изображений радара с синтезированной апертурой (SAR) можно использовать четырехкомпонентную модель рассеяния ^{[36] [40]} . Этот подход имеет дело со случаем неотражательно-симметричного рассеяния. Он включает и расширяет трехкомпонентный метод разложения, введенный Фрименом и Дёрденом ^[38], до четвертого компонента путем добавления мощности рассеивания спирали. Этот термин мощности спирали обычно появляется в сложной городской местности, но исчезает для естественного распределенного рассеивателя. ^[36]

Существует также улучшенный метод, использующий алгоритм четырехкомпонентного разложения, который был введен для общего анализа изображений данных polSAR. Данные SAR сначала фильтруются, что известно как уменьшение спеклов, затем каждый пиксель разлагается по четырехкомпонентной модели для определения рассеивающей способности поверхности ( ), рассеивающей способности двойного отскока ( ), рассеивающей способности объема ( ) и рассеивающей способности спирали ( ). ^[36] Затем пиксели делятся на 5 классов (поверхностные, двойного отскока, объемные, спиральные и смешанные пиксели), классифицированных по максимальным мощностям. Смешанная категория добавляется для пикселей, имеющих две или три равные доминирующие рассеивающие способности после вычисления. Процесс продолжается, поскольку пиксели во всех этих категориях делятся на 20 небольших беспорядков примерно с одинаковым количеством пикселей и объединяются по желанию, это называется слиянием кластеров. Они итеративно классифицируются, а затем автоматически цвет доставляется каждому классу. Обобщение этого алгоритма приводит к пониманию того, что коричневые цвета обозначают классы поверхностного рассеяния, красные цвета — классы рассеяния с двойным отскоком, зеленые цвета — классы объемного рассеяния, а синие цвета — классы спирального рассеяния. ^[41] ${\displaystyle P_{s}}$ ${\displaystyle P_{d}}$ ${\displaystyle P_{v}}$ ${\displaystyle P_{c}}$

Хотя этот метод нацелен на случай без отражения, он автоматически включает условие симметрии отражения, поэтому его можно использовать как общий случай. Он также сохраняет характеристики рассеяния, принимая во внимание смешанную категорию рассеяния, поэтому оказывается лучшим алгоритмом.

Интерферометрия

Вместо того, чтобы отбрасывать фазовые данные, из них можно извлечь информацию. Если доступны два наблюдения одной и той же местности с очень похожих позиций, можно выполнить синтез апертуры , чтобы обеспечить разрешающую способность, которую могла бы дать радиолокационная система с размерами, равными разделению двух измерений. Этот метод называется интерферометрическим SAR или InSAR.

Если два образца получены одновременно (возможно, путем размещения двух антенн на одном и том же самолете на некотором расстоянии друг от друга), то любая разность фаз будет содержать информацию об угле, с которого вернулось эхо-сигнал радара. Объединив это с информацией о расстоянии, можно определить положение в трех измерениях пикселя изображения. Другими словами, можно извлечь высоту рельефа, а также отражательную способность радара, создав цифровую модель рельефа (ЦМР) за один пролет самолета. Одно приложение для самолетов в Канадском центре дистанционного зондирования создало цифровые карты рельефа с разрешением 5 м и ошибками высоты также около 5 м. Интерферометрия использовалась для картирования многих регионов поверхности Земли с беспрецедентной точностью с использованием данных миссии Shuttle Radar Topography Mission .

Если два образца разделены во времени, возможно, из двух полетов над одной и той же местностью, то есть два возможных источника сдвига фазы. Первый — высота местности, как обсуждалось выше. Второй — движение местности: если местность сместилась между наблюдениями, она вернет другую фазу. Величина сдвига, необходимая для того, чтобы вызвать значительную разницу фаз, имеет порядок используемой длины волны. Это означает, что если местность смещается на сантиметры, это можно увидеть на полученном изображении ( цифровая карта высот должна быть доступна для разделения двух видов разницы фаз; для ее получения может потребоваться третий проход).

Этот второй метод предлагает мощный инструмент в геологии и географии . Ледниковый поток может быть нанесен на карту за два прохода. Карты, показывающие деформацию земли после небольшого землетрясения или после извержения вулкана (показывающие сокращение всего вулкана на несколько сантиметров), были опубликованы. ^{[42] [43] [44]}

Дифференциальная интерферометрия

Дифференциальная интерферометрия (D-InSAR) требует получения по крайней мере двух изображений с добавлением ЦМР. ЦМР может быть получена либо с помощью измерений GPS, либо с помощью интерферометрии, если время между получением пар изображений короткое, что гарантирует минимальное искажение изображения целевой поверхности. В принципе, для D-InSAR часто достаточно 3 изображений земной поверхности с похожей геометрией получения изображения. Принцип обнаружения движения земной поверхности довольно прост. Одна интерферограмма создается из первых двух изображений; ее также называют опорной интерферограммой или топографической интерферограммой. Создается вторая интерферограмма, которая фиксирует топографию + искажение. Вычитание последней из опорной интерферограммы может выявить дифференциальные полосы, указывающие на движение. Описанная техника генерации 3 изображений D-InSAR называется 3-проходным или двухразностным методом.

Дифференциальные полосы, которые остаются полосами в дифференциальной интерферограмме, являются результатом изменений диапазона SAR любой смещенной точки на земле от одной интерферограммы к другой. В дифференциальной интерферограмме каждая полоса прямо пропорциональна длине волны SAR, которая составляет около 5,6 см для однофазного цикла ERS и RADARSAT. Смещение поверхности от направления взгляда спутника приводит к увеличению разности пути (перевода в фазу). Поскольку сигнал проходит от антенны SAR до цели и обратно, измеренное смещение в два раза больше единицы длины волны. Это означает, что в дифференциальной интерферометрии один цикл полосы − π до + π или одна длина волны соответствует смещению относительно антенны SAR всего на половину длины волны (2,8 см). Существуют различные публикации по измерению движения проседания, анализу устойчивости склонов, оползням, движению ледников и т. д. с помощью инструмента D-InSAR. Дальнейшее развитие этой техники, при котором дифференциальная интерферометрия от спутникового SAR восходящего и нисходящего прохода может использоваться для оценки трехмерного движения земли. Исследования в этой области показали, что можно достичь точных измерений трехмерного движения земли с точностью, сопоставимой с измерениями на основе GPS.

Томо-САР

Томография SAR является подобластью концепции, называемой многобазовой интерферометрией. Она была разработана для предоставления 3D-экспозиции изображения, которое использует концепцию формирования луча. Ее можно использовать, когда использование требует сфокусированного фазового интереса между компонентами величины и фазы данных SAR во время извлечения информации. Одним из основных преимуществ Tomo-SAR является то, что она может выделять параметры, которые рассеиваются, независимо от того, насколько различны их движения. ^[45] При использовании Tomo-SAR с дифференциальной интерферометрией разработана новая комбинация, называемая «дифференциальной томографией» (Diff-Tomo). ^[45]

Tomo-SAR имеет приложение, основанное на радиолокационной визуализации, которая отображает объем льда и временную когерентность леса ( временная когерентность описывает корреляцию между волнами, наблюдаемыми в разные моменты времени). ^[45]

Сверхширокополосный SAR

Обычные радиолокационные системы излучают всплески радиоэнергии с довольно узким диапазоном частот. Узкополосный канал по определению не допускает быстрых изменений модуляции. Поскольку именно изменение принятого сигнала раскрывает время прибытия сигнала (очевидно, что неизменный сигнал ничего не раскроет о том, «когда» он отразился от цели), сигнал с медленным изменением модуляции не может раскрыть расстояние до цели так же, как сигнал с быстрым изменением модуляции.

Сверхширокополосный (UWB) относится к любой радиопередаче, которая использует очень большую полосу пропускания – то же самое, что сказать, что она использует очень быстрые изменения в модуляции. Хотя не существует установленного значения полосы пропускания, которое квалифицирует сигнал как «UWB», системы, использующие полосы пропускания, превышающие значительную часть центральной частоты (обычно около десяти процентов или около того), чаще всего называются «UWB»-системами. Типичная система UWB может использовать полосу пропускания от одной трети до половины своей центральной частоты. Например, некоторые системы используют полосу пропускания около 1 ГГц с центром около 3 ГГц.

Два наиболее распространенных метода увеличения полосы пропускания сигнала, используемых в UWB-радарах, включая SAR, — это очень короткие импульсы и широкополосный чирп. Общее описание чирпа приведено в другом месте этой статьи. Полоса пропускания чирпированной системы может быть настолько узкой или широкой, насколько того пожелают разработчики. Импульсные UWB-системы, являющиеся более распространенным методом, связанным с термином «UWB-радар», описаны здесь.

Импульсная радарная система передает очень короткие импульсы электромагнитной энергии, обычно всего несколько волн или меньше. Очень короткий импульс, конечно, является очень быстро меняющимся сигналом и, таким образом, занимает очень широкую полосу пропускания. Это позволяет гораздо точнее измерять расстояние и, следовательно, разрешение.

Основным недостатком импульсного UWB SAR является то, что передающую и принимающую электронику сложно спроектировать для приложений с высокой мощностью. В частности, рабочий цикл передачи настолько исключительно низок, а время импульса настолько исключительно коротко, что электроника должна быть способна обеспечивать чрезвычайно высокую мгновенную мощность, чтобы конкурировать со средней мощностью обычных радаров. (Хотя верно, что UWB обеспечивает заметный выигрыш в пропускной способности канала по сравнению с узкополосным сигналом из-за соотношения полосы пропускания в теореме Шеннона-Хартли и потому, что низкий рабочий цикл приема принимает меньше шума, увеличивая отношение сигнал/шум , все еще существует заметное несоответствие в бюджете линии связи, поскольку обычный радар может быть на несколько порядков мощнее типичного импульсного радара.) Таким образом, импульсный UWB SAR обычно используется в приложениях, требующих средних уровней мощности в диапазоне микроватт или милливатт, и, таким образом, используется для сканирования меньших, более близких целевых областей (несколько десятков метров), или в случаях, когда возможна длительная интеграция (в течение нескольких минут) принятого сигнала. Однако это ограничение решается в системах ЛЧМ-СШП-радалов.

Основными преимуществами UWB-радара являются лучшее разрешение (несколько миллиметров при использовании коммерческой электроники) и больше спектральной информации об отражательной способности цели.

Усиление допплеровского луча

Доплеровское усиление луча обычно относится к методу обработки несфокусированной истории фазы реального луча для достижения лучшего разрешения, чем можно было бы достичь при обработке реального луча без него. Поскольку реальная апертура антенны радара настолько мала (по сравнению с используемой длиной волны), энергия радара распространяется по широкой области (обычно на много градусов в направлении, ортогональном (под прямым углом) к направлению платформы (самолета)). Доплеровское усиление луча использует движение платформы, так как цели впереди платформы возвращают доплеровский смещенный вверх сигнал (немного выше по частоте), а цели позади платформы возвращают доплеровский смещенный вниз сигнал (немного ниже по частоте).

Величина сдвига меняется в зависимости от угла вперед или назад от ортонормального направления. Зная скорость платформы, возврат сигнала цели помещается в определенную угловую «корзину», которая меняется со временем. Сигналы интегрируются со временем, и, таким образом, «луч» радара синтетически уменьшается до гораздо меньшей апертуры — или, что более точно (и на основе способности различать меньшие доплеровские сдвиги), система может иметь сотни очень «узких» лучей одновременно. Этот метод значительно улучшает угловое разрешение; однако гораздо сложнее использовать этот метод для разрешения по дальности. (См. импульсно-доплеровский радар ).

ЛЧМ-радары (с компрессией импульсов)

Распространенной техникой для многих радиолокационных систем (обычно также встречающейся в системах SAR) является « чирп » сигнала. В «чирпированном» радаре импульс может быть намного длиннее. Более длинный импульс позволяет излучать больше энергии и, следовательно, принимать ее, но обычно затрудняет разрешение по дальности. Но в чирпированном радаре этот более длинный импульс также имеет сдвиг частоты во время импульса (отсюда чирп или сдвиг частоты). Когда «чирпированный» сигнал возвращается, он должен быть коррелирован с отправленным импульсом. Классически в аналоговых системах он передается на дисперсионную линию задержки (часто устройство на поверхностных акустических волнах ), которая имеет свойство изменять скорость распространения в зависимости от частоты. Эта техника «сжимает» импульс во времени, таким образом, создавая эффект гораздо более короткого импульса (улучшенное разрешение по дальности) при преимуществе большей длины импульса (гораздо больше возвращенного сигнала). Более новые системы используют цифровую корреляцию импульсов для поиска возврата импульса в сигнале.

Типичная операция

Прибор AirSAR от NASA прикреплен к борту DC-8.

Сбор данных

В типичном применении SAR одна антенна радара крепится к самолету или космическому кораблю таким образом, что существенная часть излучаемого антенной луча имеет направление распространения волны, перпендикулярное направлению траектории полета. Луч может быть широким в вертикальном направлении, так что он будет освещать местность почти снизу самолета к горизонту.

Разрешение изображения и пропускная способность

Разрешение в диапазоне измерения изображения достигается путем создания импульсов, которые определяют очень короткие временные интервалы, либо путем излучения коротких импульсов, состоящих из несущей частоты и необходимых боковых полос, все в пределах определенной полосы пропускания, либо путем использования более длинных " чирп-импульсов ", в которых частота изменяется (часто линейно) со временем в пределах этой полосы пропускания. Различное время, в течение которого возвращаются эхо-сигналы, позволяет различать точки на разных расстояниях.

Разрешение изображения SAR в его координате дальности (выраженное в пикселях изображения на единицу расстояния) в основном пропорционально полосе пропускания радиосигнала любого типа используемого импульса. В координате поперечной дальности аналогичное разрешение в основном пропорционально полосе пропускания доплеровского сдвига сигнала, возвращаемого в пределах ширины луча. Поскольку доплеровская частота зависит от угла направления точки рассеяния от поперечного направления, доплеровская полоса пропускания, доступная в пределах ширины луча, одинакова на всех расстояниях. Следовательно, теоретические пределы пространственного разрешения в обоих измерениях изображения остаются постоянными при изменении дальности. Однако на практике как ошибки, которые накапливаются со временем сбора данных, так и конкретные методы, используемые при постобработке, дополнительно ограничивают разрешение поперечной дальности на больших расстояниях.

Разрешение изображения и ширина луча

Антенна SAR спутников SAOCOM .

Суммарный сигнал — это сигнал с участка земли размером с ширину луча. Чтобы создать луч, узкий в поперечном направлении дальности ^{[ необходимо разъяснение ]} , эффекты дифракции требуют, чтобы антенна была широкой в ​​этом измерении. Поэтому различение друг от друга точек с одинаковой дальностью просто по силе отраженных сигналов, которые сохраняются до тех пор, пока они находятся в пределах ширины луча, затруднено с антеннами, переносимыми самолетами, поскольку их лучи могут иметь линейную ширину всего лишь примерно на два порядка (в сотни раз) меньше дальности. (Переносимые на космических аппаратах могут делать это в 10 и более раз лучше.) Однако, если регистрируются как амплитуда, так и фаза отраженных сигналов, то часть этого многоцелевого отраженного сигнала, которая была рассеяна радиально от любого меньшего элемента сцены, может быть извлечена путем фазово-векторной корреляции общего отраженного сигнала с формой отраженного сигнала, ожидаемого от каждого такого элемента.

Этот процесс можно рассматривать как объединение серии пространственно распределенных наблюдений, как если бы все они были сделаны одновременно с антенной такой же длины, как ширина луча, и сфокусированы на этой конкретной точке. «Синтетическая апертура», смоделированная на максимальном диапазоне системы этим процессом, не только длиннее реальной антенны, но и, в практических приложениях, намного длиннее радиолокационного самолета и чрезвычайно длиннее радиолокационного космического корабля.

Хотя некоторые ссылки на SAR характеризуют их как «радиолокационные телескопы», их фактическим оптическим аналогом является микроскоп, детали на их изображениях меньше длины синтетической апертуры. В терминах радиолокационной техники, в то время как целевая область находится в « дальнем поле » освещающей антенны, она находится в «ближнем поле» имитируемой. Тщательное проектирование и эксплуатация могут обеспечить разрешение объектов, меньших одной миллионной диапазона, например, 30 см на расстоянии 300 км или около одного фута на расстоянии около 200 миль (320 км).

Передача и прием импульсов

Перевод времени задержки возврата в геометрическую дальность может быть очень точным из-за естественного постоянства скорости и направления распространения электромагнитных волн. Однако для самолета, летящего через никогда не однородную и никогда не неподвижную атмосферу, соотнесение времени передачи и приема импульсов с последовательными геометрическими положениями антенны должно сопровождаться постоянной корректировкой фаз возврата для учета обнаруженных неровностей в траектории полета. SAR в космических аппаратах избегают этой проблемы атмосферы, но все равно должны вносить поправки на известные движения антенны из-за вращений космического аппарата, даже те, которые являются реакциями на движения бортового оборудования. Расположение SAR в пилотируемом космическом аппарате может потребовать, чтобы люди тщательно оставались неподвижными относительно аппарата во время периодов сбора данных.

Возвраты от рассеивателей в пределах диапазона любого изображения распределяются по соответствующему временному интервалу. Интервал между импульсами должен быть достаточно большим, чтобы позволить самым дальним возвратам от любого импульса закончить прибывать до того, как начнут появляться самые близкие от следующего импульса, чтобы они не перекрывали друг друга во времени. С другой стороны, скорость между импульсами должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить достаточное количество выборок для желаемого разрешения по всему диапазону (или поперек луча). Когда радар должен быть установлен на высокоскоростном транспортном средстве и должен отображать большую площадь с высоким разрешением, эти условия могут конфликтовать, что приводит к тому, что было названо проблемой неоднозначности SAR. Те же соображения применимы и к «обычным» радарам, но эта проблема возникает существенно только тогда, когда разрешение настолько хорошее, что доступно только через процессы SAR. Поскольку основой проблемы является информационная пропускная способность одного входного канала сигнала, обеспечиваемого одной антенной, единственным решением является использование дополнительных каналов, питаемых дополнительными антеннами. Затем система становится гибридом РСА и фазированной решетки, иногда ее называют решеткой Вернье.

Обработка данных

Объединение серии наблюдений требует значительных вычислительных ресурсов, обычно с использованием методов преобразования Фурье . Высокая скорость цифровых вычислений, доступная сейчас, позволяет выполнять такую ​​обработку в режиме, близком к реальному времени на борту самолета SAR. (Необходимо иметь минимальную задержку времени, пока не будут получены все части сигнала.) Результатом является карта отражательной способности радара, включая как амплитуду, так и фазу.

Амплитудные данные

Информация об амплитуде, отображаемая на дисплее, похожем на карту, дает информацию о наземном покрове примерно так же, как это делает черно-белая фотография. Изменения в обработке могут также выполняться как на станциях, установленных на транспортных средствах, так и на наземных станциях для различных целей, чтобы подчеркнуть определенные особенности изображения для детального анализа целевой области.

Фазовые данные

Хотя фазовая информация на изображении, как правило, недоступна человеку-наблюдателю устройства отображения изображений, она может быть сохранена в числовой форме и иногда позволяет распознавать некоторые дополнительные особенности целей.

Спекл когерентности

К сожалению, фазовые различия между соседними элементами изображения («пикселями») также создают случайные эффекты интерференции, называемые «когерентными спеклами », которые являются своего рода зернистостью с размерами порядка разрешения, в результате чего концепция разрешения приобретает слегка иной смысл. Этот эффект тот же, что и видимый как визуально, так и фотографически в оптических сценах, освещенных лазером. Масштаб этой случайной структуры спеклов определяется размером синтетической апертуры в длинах волн и не может быть меньше разрешения системы. Структура спеклов может быть подавлена ​​за счет разрешения.

Оптическая голография

До того, как появились быстрые цифровые компьютеры, обработка данных производилась с использованием метода оптической голографии . Аналоговые данные радара записывались в виде голографической интерференционной картины на фотопленке в масштабе, позволяющем пленке сохранять полосы пропускания сигнала (например, 1:1 000 000 для радара с длиной волны 0,6 метра). Затем свет, использующий, например, волны 0,6 микрометра (как от гелий -неонового лазера ), проходя через голограмму, мог проецировать изображение местности в масштабе, записываемом на другой пленке при разумных фокусных расстояниях процессора около метра. Это работало, потому что и SAR, и фазированные решетки в основе своей похожи на оптическую голографию, но используют микроволны вместо световых волн. «Оптические процессоры данных», разработанные для этой цели радара ^{[46] [47] [48],} были первыми эффективными аналоговыми оптическими компьютерными системами и были, по сути, разработаны до того, как голографическая техника была полностью адаптирована для оптической визуализации. Из-за различных источников дальности и структур сигнала по всему диапазону в сигналах радаров оптические процессоры данных для РСА включали не только сферические и цилиндрические линзы, но иногда и конические.

Внешний вид изображения

Следующие соображения применимы также к радарам с реальной апертурой для получения изображений рельефа местности, но они более существенны, когда разрешение по дальности соответствует разрешению по поперечному лучу, которое доступно только для РЛС SAR.

SAR-изображение центра Кливленда, штат Огайо, с разрешением 25 см, сделано Umbra

Дальность, поперечная дальность и углы

Два измерения радиолокационного изображения — это дальность и поперечная дальность. Радиолокационные изображения ограниченных участков местности могут напоминать наклонные фотографии, но не те, которые сделаны с места расположения радара. Это происходит потому, что координата дальности на радиолокационном изображении перпендикулярна вертикальной угловой координате наклонной фотографии. Очевидное положение входного зрачка (или центра камеры ) для просмотра такого изображения, таким образом, не как на радаре, а как в точке, из которой линия зрения наблюдателя перпендикулярна направлению наклонной дальности, соединяющей радар и цель, причем наклонная дальность увеличивается сверху вниз изображения.

Поскольку наклонные диапазоны для ровной местности различаются по вертикальному углу, каждое возвышение такой местности выглядит как кривая поверхность, в частности, гиперболическая косинусная . Вертикали на разных расстояниях перпендикулярны этим кривым. Видимые направления взгляда наблюдателя параллельны оси «гипкос» кривой. Элементы, находящиеся прямо под радаром, выглядят так, как будто оптически просматриваются горизонтально (т. е. сбоку), а те, что находятся на дальних расстояниях, — как будто оптически просматриваются прямо сверху. Эти кривизны не очевидны, если не просматриваются большие участки ближней местности, включая крутые наклонные диапазоны.

Видимость

При просмотре, как указано выше, радиолокационные изображения с высоким разрешением небольших областей могут выглядеть почти как знакомые оптические изображения по двум причинам. Первую причину легко понять, представив флагшток в сцене. Наклонная дальность до его верхнего конца меньше, чем до его основания. Поэтому шест может выглядеть правильно верхним концом вверх только при просмотре в указанной выше ориентации. Во-вторых, поскольку радиолокационное освещение тогда направлено вниз, тени видны в их наиболее знакомом направлении «верхнего освещения».

Изображение вершины столба будет накладываться на изображение некоторой точки местности, которая находится на той же дуге наклонной дальности, но на более короткой горизонтальной дальности («наземная дальность»). Изображения поверхностей сцены, обращенных как к освещению, так и к кажущейся точке зрения, будут иметь геометрию, напоминающую геометрию оптической сцены, наблюдаемой из этой точки зрения. Однако склоны, обращенные к радару, будут укорочены, а те, которые обращены от него, будут удлинены по сравнению с их горизонтальными (картографическими) размерами. Поэтому первые будут ярче, а вторые — тусклее.

Возвраты от склонов, более крутых, чем перпендикулярно наклонной дальности, будут накладываться на отражения от местности с более низкой высотой на более близкой дальности от земли, и оба будут видны, но перемешаны. Это особенно касается вертикальных поверхностей, таких как стены зданий. Другое неудобство просмотра, которое возникает, когда поверхность круче, чем перпендикулярно наклонной дальности, заключается в том, что она затем освещается с одной стороны, но «просматривается» с обратной стороны. Тогда человек «видит», например, обращенную к радару стену здания, как будто изнутри, в то время как внутренняя часть здания и задняя стена (ближайшая к зрителю, следовательно, ожидаемо оптически видимая для него) исчезают, поскольку им не хватает освещения, поскольку они находятся в тени передней стены и крыши. Некоторые отражения от крыши могут накладываться на отражения от передней стены, и оба они могут накладываться на отражения от местности перед зданием. Видимая тень здания будет включать в себя тени всех освещенных предметов. Длинные тени могут иметь размытые края из-за движения осветительной антенны в течение «времени экспозиции», необходимого для создания изображения.

Зеркальное отражение артефактов и теней

Поверхности, которые мы обычно считаем шероховатыми, если эта шероховатость состоит из рельефа, меньшего длины волны радара, будут вести себя как гладкие зеркала, показывая за такой поверхностью дополнительные изображения предметов перед ней. Эти зеркальные изображения будут появляться в тени отражающей поверхности, иногда заполняя всю тень, тем самым препятствуя распознаванию тени.

Направление наложения любой точки сцены не прямо на радар, а на ту точку текущего направления пути SAR, которая ближе всего к целевой точке. Если SAR «косится» вперед или назад от точного направления поперечного полета, то направление освещения, а следовательно, и направление тени, не будут противоположны направлению наложения, а будут наклонены вправо или влево от него. Изображение будет отображаться с правильной геометрией проекции при просмотре, так что направление наложения будет вертикальным, траектория полета SAR будет находиться над изображением, а дальность несколько увеличится вниз.

Объекты в движении

Объекты, находящиеся в движении в пределах сцены SAR, изменяют доплеровские частоты возвратов. Поэтому такие объекты появляются на изображении в местах, смещенных в поперечном направлении на величины, пропорциональные компоненту направления дальности их скорости. Дорожные транспортные средства могут быть изображены вне проезжей части и, следовательно, не распознаваться как элементы дорожного движения. Поезда, появляющиеся вдали от своих путей, легче правильно распознать по их длине, параллельной известной путевой сети, а также по отсутствию равной длины сигнатуры железнодорожного полотна и некоторой прилегающей местности, оба из которых были затенены поездом. В то время как изображения движущихся судов могут быть смещены относительно линии более ранних частей их следов, более поздние части следа, которые все еще принимают участие в некоторой части движения судна, отображаются в виде кривых, соединяющих изображение судна с относительно спокойным дальним следом. В таких опознаваемых случаях скорость и направление движущихся объектов можно определить по величинам их смещений. Вдольпутевая составляющая движения цели вызывает некоторую расфокусировку. Случайные движения, такие как движение листьев деревьев, колышущихся под действием ветра, движение транспортных средств по пересеченной местности, а также идущих или бегущих людей или других животных, как правило, делают эти объекты не поддающимися фокусировке, что приводит к размытию изображения или даже к его фактической невидимости.

Эти соображения, наряду со структурой спеклов, обусловленной когерентностью, требуют некоторого привыкания для правильной интерпретации изображений SAR. Чтобы помочь в этом, были собраны большие коллекции значимых целевых сигнатур путем выполнения множества испытательных полетов над известными территориями и культурными объектами.

История

История радара с синтезированной апертурой начинается в 1951 году с изобретения технологии математиком Карлом А. Уайли и ее развития в последующее десятилетие. Первоначально разработанная для военного использования, эта технология с тех пор применяется в области планетологии .

Связь с фазированными решетками

Метод, тесно связанный с SAR, использует массив (называемый « фазированным массивом ») реальных антенных элементов, пространственно распределенных в одном или двух измерениях, перпендикулярных измерению дальности действия радара. Эти физические массивы являются действительно синтетическими, поскольку создаются путем синтеза набора вспомогательных физических антенн. Их работа не обязательно связана с движением относительно целей. Все элементы этих массивов получают сигналы одновременно в реальном времени, и сигналы, проходящие через них, могут индивидуально подвергаться контролируемым сдвигам фаз этих сигналов. Одним из результатов может быть наиболее сильная реакция на излучение, полученное из определенной небольшой области сцены, с фокусировкой на этой области для определения ее вклада в общий полученный сигнал. Когерентно обнаруженный набор сигналов, полученных по всей апертуре массива, может быть воспроизведен в нескольких каналах обработки данных и обработан по-разному в каждом из них. Набор ответов, таким образом прослеженных до различных небольших областей сцены, может быть отображен вместе как изображение сцены.

Для сравнения, один физический антенный элемент SAR (обычно) собирает сигналы в разных положениях в разное время. Когда радар переносится самолетом или орбитальным транспортным средством, эти положения являются функциями одной переменной, расстояния вдоль пути транспортного средства, которое является одним математическим измерением (не обязательно таким же, как линейное геометрическое измерение). Сигналы сохраняются, таким образом, становясь функциями, уже не времени, а местоположения записи вдоль этого измерения. Когда сохраненные сигналы считываются позже и объединяются с определенными фазовыми сдвигами, результат тот же, как если бы записанные данные были собраны такой же длинной и сформированной фазированной решеткой. Таким образом синтезируется набор сигналов, эквивалентных тому, что могло бы быть получено одновременно такой реальной фазированной решеткой с большой апертурой (в одном измерении). SAR имитирует (а не синтезирует) эту длинную одномерную фазированную решетку. Хотя термин в названии этой статьи был таким образом неправильно выведен, теперь он прочно устоялся полувековым использованием.

В то время как работа фазированной решетки легко понимается как полностью геометрическая техника, тот факт, что система синтетической апертуры собирает свои данные, когда она (или ее цель) движется с некоторой скоростью, означает, что фазы, которые изменялись с пройденным расстоянием, изначально изменялись со временем, следовательно, составляли временные частоты. Временные частоты, являющиеся переменными, обычно используемыми инженерами-радиолокаторами, их анализы систем SAR обычно (и очень продуктивно) формулируются в таких терминах. В частности, изменение фазы во время полета по длине синтетической апертуры рассматривается как последовательность доплеровских сдвигов принимаемой частоты от передаваемой частоты. После того, как полученные данные были записаны и, таким образом, стали вневременными, ситуация обработки данных SAR также может быть понята как особый тип фазированной решетки, поддающийся обработке как полностью геометрический процесс.

Суть методов SAR и фазированной решетки заключается в том, что расстояния, которые волны радара проходят к каждому элементу сцены и обратно, состоят из некоторого целого числа длин волн плюс некоторой доли «конечной» длины волны. Эти доли вызывают различия между фазами переизлучения, полученного в различных положениях SAR или решетки. Когерентное обнаружение необходимо для захвата информации о фазе сигнала в дополнение к информации об амплитуде сигнала. Этот тип обнаружения требует нахождения различий между фазами принятых сигналов и одновременной фазой хорошо сохранившегося образца переданного освещения.

Смотрите также

• Спутниковая станция Аляски
• Синтез апертуры
• Формирование луча
• Спутник наблюдения за Землей
• Высокое разрешение широкополосной SAR-визуализации
• Интерферометрический радиолокатор с синтезированной апертурой (InSAR)
• Радиолокатор с обратной синтезированной апертурой (ISAR)
• космический зонд «Магеллан»
• Импульсно-доплеровский радар
• Радар МАСИНТ
• Дистанционное зондирование
• САР Лупе
• Сисат
• Сентинел-1
• Спекл-шум
• Синтетический апертурный сонар
• Ультразвук с синтетической апертурой
• Синтетическое решеточное гетеродинное детектирование (SAHD)
• Радиолокатор с синтетически утонченной апертурой
• TerraSAR-X
• Наземная SAR-интерферометрия (TInSAR)
• Интерферометрия со сверхдлинной базой (VLBI)
• Волновой радар

Ссылки

1. Киршт, Мартин и Карстен Ринке. «Трехмерная реконструкция зданий и растительности по изображениям радара с синтезированной апертурой (SAR)». MVA. 1998.
2. «Введение в бортовые радары», GW Stimson, Глава 1 (13 стр.).
3. Томографический SAR. Джанфранко Форнаро. Национальный исследовательский совет (CNR). Институт электромагнитного зондирования окружающей среды (IREA) Via Diocleziano, 328, I-80124 Napoli, ITALY
4. Оливер, К. и Куэган, С. Понимание изображений, полученных с помощью радара с синтезированной апертурой. Artech House, Бостон, 1998.
5. Радиолокационное изображение с синтезированной апертурой с использованием методов спектральной оценки. Шивакумар Рамакришнан, Винсент Демаркус, Джером Ле Ни, Нил Патвари, Джоэл Гасси. Мичиганский университет.
6. «Наука, инженерия и устойчивое развитие: Мониторинг мостов с использованием спутниковых данных SAR».
7. Ву, Сюань; Чжан, Чжицзе; Сюн, Шэнцин; Чжан, Ваньчан; Тан, Цзякуй; Ли, Чжэнхао; Ань, Баншэн; Ли, Жуй (12 апреля 2023 г.). «Метод обнаружения наводнений в режиме, близком к реальному времени, на основе глубокого обучения и изображений SAR». Дистанционное зондирование . 15 (8): 2046. Бибкод : 2023RemS...15.2046W. дои : 10.3390/rs15082046 . ISSN  2072-4292.
8. Гарг, Шубхика; Файнштейн, Бен; Тимнат, Шахар; Батчу, Вишал; Дрор, Гидеон; Розенталь, Ади Герзи; Гульшан, Варун (7 ноября 2023 г.). «Кросс-модальная дистилляция для картирования площади затопления». Environmental Data Science . 2 : e37. arXiv : 2302.08180 . Bibcode :2023EnvDS...2E..37G. doi : 10.1017/eds.2023.34 . ISSN  2634-4602.
9. А. Майти (2016). «Контролируемая классификация поляриметрических данных RADARSAT-2 для различных особенностей суши». arXiv : 1608.00501 [cs.CV].
10. Moreira, Alberto; Prats-Iraola, Pau; Younis, Marwan; Krieger, Gerhard; Hajnsek, Irena; P. Papathanassiou, Konstantinos (2013). "Учебное пособие по радару с синтезированной апертурой" (PDF) . IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine . 1 (1): 6–43. Bibcode :2013IGRSM...1a...6M. doi :10.1109/MGRS.2013.2248301. S2CID  7487291.
11. Р. Бамлер; П. Хартл (август 1998 г.). "Интерферометрия радиолокатора с синтезированной апертурой". Обратные задачи . 14 (4): R1–R54. Bibcode :1998InvPr..14R...1B. doi :10.1088/0266-5611/14/4/001. S2CID  250827866.
12. Г. Форнаро, Г. Франческетти, «SAR-интерферометрия», глава IV в Г. Франческетти, Р. Ланари, Радарная обработка с синтезированной апертурой, CRC-PRESS, Бока-Ратон, Марцо 1999.
13. Fornaro, Gianfranco; Pascazio, Vito (2014). "SAR Interferometry and Tomography: Theory and Applications". Academic Press Library in Signal Processing: Volume 2 – Communications and Radar Signal Processing . Vol. 2. pp. 1043–1117. doi :10.1016/B978-0-12-396500-4.00020-X. ISBN 9780123965004.
14. Рейгбер, Андреас; Ломбардини, Фабрицио; Вивиани, Федерико; Наннини, Маттео; Мартинес Дель Ойо, Антонио (2015). «Трехмерная и высокоуровневая визуализация с помощью томографической SAR: методы, приложения, проблемы». 2015 IEEE Международный симпозиум по геонаукам и дистанционному зондированию (IGARSS) . С. 2915–2918. doi :10.1109/IGARSS.2015.7326425. hdl :11568/843638. ISBN 978-1-4799-7929-5. S2CID  9589219.
15. Аллен, Крис. «Реализация радара с синтезированной апертурой (SAR)». Кафедра EECS, Университет Канзаса . Получено 14 января 2023 г.
16. Сяосян Чжу, «Оценка спектра для томографии с синтезированной апертурой», Earth Oriented Space Science and Technology – ESPACE, 19 сентября 2008 г.
17. DeGraaf, SR (май 1998). "SAR Imaging via Modern 2-D Spectral Estimation Methods". IEEE Transactions on Image Processing . 7 (5): 729–761. Bibcode :1998ITIP....7..729D. doi :10.1109/83.668029. PMID  18276288.
18. Д. Родригес. "Система моделирования генерации необработанных данных вычислительной алгебры массивов SAR на основе ядра Кронекера". Сигналы, системы и компьютеры, 2001. Отчет о конференции Тридцать пятой Асиломарской конференции за год: 2001. 1 .
19. T. Gough, Peter (июнь 1994 г.). "Быстрый алгоритм спектральной оценки на основе БПФ". Труды IEEE по обработке сигналов . 42 (6): 1317–1322. Bibcode : 1994ITSP...42.1317G. doi : 10.1109/78.286949.
20. Датку, Михай; Попеску, Анка; Гават, Инге (2008). «Характеристика сложного РСА-изображения с использованием пространственного спектрального анализа». Конференция IEEE по радиолокации 2008 г.
21. J. Capo4 (август 1969). «Анализ спектра частот и волновых чисел высокого разрешения». Труды IEEE . 57 (8): 1408–1418. doi :10.1109/PROC.1969.7278.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
22. A. Jakobsson; SL Marple; P. Stoica (2000). «Вычислительно эффективный двумерный спектральный анализ Кейпона». IEEE Transactions on Signal Processing . 48 (9): 2651–2661. Bibcode : 2000ITSP...48.2651J. CiteSeerX 10.1.1.41.7 . doi : 10.1109/78.863072. 
23. I. Yildirim; NS Tezel; I. Erer; B. Yazgan. "Сравнение непараметрических спектральных оценок для получения изображений SAR". Последние достижения в области космических технологий, 2003. RAST '03. Международная конференция по. Труды года: 2003 .
24. «Итеративная реализация двумерного метода Кейпона, применяемого при обработке изображений SAR», Международная конференция по радиолокации IET 2015.
25. R. Alty, Stephen; Jakobsson, Andreas; G. Larsson, Erik. "Эффективная реализация рекурсивных по времени спектральных оценщиков Capon и APES". Конференция по обработке сигналов, 2004, 12-я Европейская .
26. Ли, Цзянь; П. Стойка (1996). «Подход адаптивной фильтрации к спектральной оценке и визуализации SAR». Труды IEEE по обработке сигналов . 44 (6): 1469–1484. Bibcode : 1996ITSP...44.1469L. doi : 10.1109/78.506612 .
27. Ли, Цзянь; Э. Г. Ларссон; П. Стойка (2002). «Оценка амплитудного спектра для двумерных данных с зазорами». Труды IEEE по обработке сигналов . 50 (6): 1343–1354. Bibcode : 2002ITSP...50.1343L. doi : 10.1109/tsp.2002.1003059 .
28. Морейра, Альберто. «Радар с синтезированной апертурой: принципы и применение» (PDF) .
29. Дюрш, Майкл. «Обратное проецирование для радара с синтезированной апертурой». Архив ученых BYU .
30. Zhuo, LI; Chungsheng, LI (2011). «Алгоритм обратной проекции для формирования изображений высокого разрешения GEO-SAR». 2011 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium . С. 336–339. doi :10.1109/IGARSS.2011.6048967. ISBN 978-1-4577-1003-2. S2CID  37054346. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
31. Сяолин, Чжан; Чэнь, Чэн. «Новый метод получения изображений 3D-SAR сверхвысокого разрешения на основе алгоритма MUSIC». IEEE RadarCon 2011 (RADAR) .
32. А. Ф. Йегулалп. "Быстрый алгоритм обратной проекции для радара с синтезированной апертурой". Radar Conference, 1999. The Record of the 1999 IEEE Год: 1999 .
33. Марк Т. Крокетт, «Введение в радиолокацию с синтезированной апертурой: альтернатива оптической визуализации с высоким разрешением»
34. Bauck, Jerald (19 октября 2019 г.). Обоснование обратной проекции при формировании изображения с помощью прожектора с синтезированной апертурой (отчет). doi :10.31224/osf.io/5wv2d. S2CID  243085005.
35. C. Romero, High Resolution Simulation of Synthetic Aperture Radar Imaging. 2010. [Онлайн]. Доступно: http://digitalcommons.calpoly.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1364&context=theses. Доступен: 14 ноября 2016 г.
36. Y. Yamaguchi; T. Moriyama; M. Ishido; H. Yamada (2005). "Четырехкомпонентная модель рассеяния для поляриметрического разложения изображения SAR". IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing . 43 (8): 1699. Bibcode : 2005ITGRS..43.1699Y. doi : 10.1109/TGRS.2005.852084. S2CID  10094317.
37. Вудхаус, Гавайи 2009. Введение в микроволновое дистанционное зондирование. CRC Press, Taylor & Fancis Group, Специальный индийский выпуск.
38. A. Freeman; SL Durden (май 1998). "Трехкомпонентная модель рассеяния для поляриметрических данных SAR". IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing . 36 (3): 963–973. Bibcode : 1998ITGRS..36..963F. doi : 10.1109/36.673687.
39. "PolSARpro v6.0 (Biomass Edition) Toolbox" (PDF) . ESA . ​​Получено 20 ноября 2022 г. .
40. "Джанфранко Форнаро; Диего Реале; Франческо Серафино, "Четырехмерная SAR-визуализация для оценки высоты и мониторинга одиночных и двойных рассеивателей"". Труды IEEE по наукам о Земле и дистанционному зондированию . 47 (1). 2009.
41. "Хайцзянь Чжан; Вэнь Ян; Цзяюй Чэнь; Хун Сан", Улучшенная классификация поляриметрических данных SAR на основе четырехкомпонентной модели рассеяния"". Международная конференция CIE по радиолокации 2006 г.
42. Bathke, H.; Shirzaei, M.; Walter, TR (2011). "Инфляция и дефляция на крутосклонном стратовулкане Льяйма (Чили), обнаруженные с помощью InSAR". Geophys. Res. Lett . 38 (10): L10304. Bibcode : 2011GeoRL..3810304B. doi : 10.1029/2011GL047168 .
43. Доусон, Дж.; Камминс, П.; Трегонинг, П.; Леонард, М. (2008). «Неглубокие внутриплитные землетрясения в Западной Австралии, наблюдаемые с помощью интерферометрического радара с синтезированной апертурой». J. Geophys. Res . 113 (B11): B11408. Bibcode : 2008JGRB..11311408D. doi : 10.1029/2008JB005807.
44. «Мониторинг вулканов: использование InSAR для наблюдения за изменениями в форме вулканов — Объединенные научно-исследовательские институты сейсмологии».
45. Ломбардини, Фабрицио; Вивиани, Федерико (2014). «Многомерная томография SAR: достижения для городских и перспективы для лесных/ледовых приложений». 2014 11-я Европейская конференция по радиолокации . С. 225–228. doi :10.1109/EuRAD.2014.6991248. ISBN 978-2-8748-7037-8. S2CID  37114379.
46. «Радар с синтезированной апертурой», LJ Cutrona, Глава 23 (25 стр.) «Справочника по радарам» McGraw Hill, 1970. (Написано в то время, когда оптическая обработка данных была все еще единственным работоспособным методом, человеком, который первым руководил этой разработкой.)
47. «Краткая история группы оптики лабораторий Уиллоу Ран», Эмметт Н. Лейт, в книге «Тенденции в оптике: исследования, разработки и приложения », Анна Консортини, Academic Press, Сан-Диего: 1996.
48. «Визуальная автоматизация и получение изображений с высоким разрешением», WM Brown, JL Walker и WR Boario, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, том 40, № 4, октябрь 2004 г., стр. 1426–1445.

Библиография

• Курлендер, Джон К.; Макдоноу, Роберт Н. Радиолокатор с синтезированной апертурой: системы и обработка сигналов . Дистанционное зондирование и обработка изображений. Wiley.
• Гарт, Джейсон Х. (2006). Электроника и аэрокосмическая промышленность в холодной войне в Аризоне, 1945–1968: Motorola, Hughes Aircraft, Goodyear Aircraft (диссертация). Университет штата Аризона.
• Moreira, A.; Prats-Iraola, P.; Younis, M.; Krieger, G.; Hajnsek, I.; Papathanassiou, KP (2013). "Учебное пособие по радару с синтезированной апертурой" (PDF) . Журнал IEEE Geoscience and Remote Sensing . 1 (1): 6–43. Bibcode :2013IGRSM...1a...6M. doi :10.1109/MGRS.2013.2248301. S2CID  7487291.
• Вудхаус, Иэн Х. (2006). Введение в микроволновое дистанционное зондирование . CRC Press.

Внешние ссылки

• Измерения InSAR с космического челнока
• Изображения с помощью инструмента SAR космического челнока
• Спутниковый комплекс Аляски располагает многочисленными техническими документами, включая вводный текст по теории и научным приложениям SAR.
• Журнал SAR Журнал отслеживает отрасль радиолокаторов с синтезированной апертурой (SAR)
• Радар НАСА обнаруживает скрытые останки в древнем Ангкоре Архивировано 24 декабря 2014 г. в Wayback Machine – Лаборатория реактивного движения