SAR поляризациясысинтетикалық апертуралық радар жүйесі арқылы берілетін және қабылданатын электромагниттік өрістің бағытын сипаттайды. Әртүрлі беттер мен құрылымдар көлденең және тік өрістерді әртүрлі шашырататындықтан, поляризация SAR кескіндерін түсіндіру үшін ең пайдалы айнымалылардың бірі болып табылады.
Бұл нұсқаулықта төрт сызықтық поляризация арнасы - HH, HV, VH және VV - және үш жиі қолданылатын алу режимі түсіндіріледі: бір поляризация, қос поляризация және толық (төрттік) поляризация. Сондай-ақ, инженерлердің қашықтықтан зондтау, радарлық сынақтар және антенна жүйесін бағалау үшін режимді қалай таңдайтыны сипатталған.
SAR поляризациясы дегеніміз не?
Ғарыштық SAR жүйелерінің көпшілігі көлденең (H) және тік (V) сызықтық поляризацияны пайдаланады. Екі әріптен тұратын арна коды алдымен берілетін поляризацияны, ал екіншіден қабылданған поляризацияны анықтайды. Мысалы, HH көлденең тарату және көлденең қабылдауды білдіреді, ал HV көлденең тарату және тік қабылдауды білдіреді.
Поляризация маңызды, себебі нысана түскен поляризацияны сақтай алады, оны айналдыра алады немесе қайтарылатын заттың бір бөлігін деполяризациялай алады. Беттік кедір-бұдырлық, геометрия, диэлектрлік қасиеттер, толқын ұзындығы, түсу бұрышы және ішкі құрылым өлшенген кері шашырауға әсер етеді. Сондықтан поляризацияны жиілік диапазонымен, көру геометриясымен және калибрленген кескін деректерімен бірге түсіндіру керек.
HH, HV, VH және VV нені білдіреді?
| Арна | Тарату | Қабылдау | Жіктеу |
|---|---|---|---|
| HH | Көлденең | Көлденең | Кополяризацияланған |
| HV | Көлденең | Тік | Айқас поляризацияланған |
| VH | Тік | Көлденең | Айқас поляризацияланған |
| VV | Тік | Тік | Кополяризацияланған |
HH және VV бірлескен поляризацияланған арналар болып табылады, себебі тарату және қабылдау поляризациялары бірдей. HV және VH айқас поляризацияланған арналар болып табылады, себебі қабылдау поляризациясы таратылған поляризацияға ортогональды. Калибрленген өзара моностатикалық жүйеде HV және VH жауаптары көбінесе ұқсас, бірақ екі арна да толық поляриметриялық өлшеулерде сақталады.
SAR поляризациясының үш негізгі режимі
1. Бір поляризация
Бір поляризациялы алу бір арнаны, көбінесе HH немесе VV арнасын жазады. Бір тексерілген арна жеткілікті болған кезде, ол деректер көлемін азайтады және өңдеуді жеңілдетеді. Шектеу бір арнаның шашыраңқы механизмдер мен нысана құрылымы туралы аз ақпарат беретіндігінде.
2. Қос поляризация
Қос поляризацияланған алу екі арнаны жазады. Жалпы комбинацияларға HH+HV және VV+VH жатады, мұндағы радар бір поляризацияны жібереді және бірлескен және айқас поляризацияланған қайтарымдарды қабылдайды. Кейбір жүйелер сонымен қатар HH+VV сияқты бірлескен поляризация жұбын қолдайды. Қос поляризацияланған деректер пайдалы ажыратуды қосады, сонымен қатар деректер жылдамдығы мен өңдеу талаптарын толық поляриметрияға қарағанда басқаруды жеңілдетеді. ESA Sentinel-1 қос поляризацияланған схемаларында VV+VH немесе HH+HV қолдайтынын мәлімдейді.
3. Толық немесе төрттік поляризация
Толық поляриметриялық SAR HH, HV, VH және VV-ны күрделі арналар ретінде жазады. Классикалық квадроциклді радар H және V-ны тізбектей жібереді және H және V қайтарымдарын қабылдайды, амплитудасы мен салыстырмалы фаза ақпаратын сақтайды. Бұл шашыраудың матрицалық талдауын және нысананың егжей-тегжейлі ыдырауын, жіктелуін және сипаттамасын қолдайды.
Бұл компромисс жүйенің күрделілігінің, калибрлеу қажеттілігінің, деректер көлемінің және өңдеу күшінің артуымен байланысты. Сенсорға байланысты толық поляризация жұмысы тар жолақты немесе алудың әртүрлі шектеулерін қамтуы мүмкін. Ықшам поляризация - тағы бір жарамды SAR архитектурасы, бірақ ол мұнда талқыланатын дәстүрлі бір, қос және төрт полярлы сызықтық режимдерден ерекшеленеді.
Бірлескен поляризация және айқас поляризация
Бірлескен поляризацияланған арналар көбінесе берілетін поляризацияны сақтайтын беттер мен құрылымдардан күшті қайтарымды сақтайды. Айқас поляризацияланған қайтарымдар шашырау процесінің көлемдік шашырау, бірнеше шағылысу, күрделі геометрия немесе анизотропты құрылым арқылы поляризация күйінің бір бөлігін өзгерткенін көрсетеді.
- Тыныш су және тегіс беттер:энергияның көп бөлігі радардан алыста шағылысқан кезде көбінесе қараңғы болып көрінеді; кедір-бұдырлық, жел және түсу бұрышы кері шашырауын арттыруы мүмкін.
- Өсімдіктер:Бұтақтар, діңдер және жапырақтар көлемдік шашырауды тудырады, сондықтан көлденең полюсті арналар құнды құрылымдық ақпарат қоса алады.
- Қалалық аумақтар:Ғимараттар мен жер беттері бағдар мен кескін геометриясына байланысты күшті ко-пол қайтарымдарын және қос секіріс шашырауын тудыруы мүмкін.
- Топырақ, қар және мұз:Ылғалдылық, кедір-бұдырлық, тереңдік, толқын ұзындығы және ішкі құрылым поляризация реакциясына әсер етеді.
Бұл әмбебап ережелер емес, түсіндіру принциптері. Арнаны радар диапазонына, түсу бұрышына, ажыратымдылығына, маусымына және калибрлеу сапасына тәуелсіз таңдауға болмайды.
SAR поляризация режимін қалай таңдауға болады
| Талап | Практикалық бастапқы нүкте |
|---|---|
| Кең аумақты бақылау немесе деректер көлемінің шектеулілігі | Тексерілген арна анықтау мақсатына сай болған кездегі бір полюсті |
| Өсімдіктер, ауыл шаруашылығы немесе жер жамылғысы бойынша кемсітушілік | Шашыраңқы ақпарат қосу үшін қос полярлы бірлескен және айқас поляризацияланған деректер |
| Теңіз мұзын, мұхитты немесе су тасқынын картаға түсіру | Диапазонға, түсу бұрышына және тексерілген әдіске сәйкес HH немесе VV негізіндегі режимдерді таңдаңыз |
| Кеңейтілген жіктеу немесе шашыраңқы ыдырау | Фазалық калибрленген төрт арналы ақпарат қажет болған кезде толық квадполярлық |
Ең жақсы режим қолданбаға тән. Инженерлер ақпарат мазмұнын қамту деңгейімен, ажыратымдылығымен, сигнал-шуыл қатынасымен, диапазонымен, қайта қарау уақытымен, өңдеу ресурстарымен және калибрлеу мүмкіндігімен салыстыруы керек.
Поляриметриялық радар үшін антенна және радиожиілікті ескеру
Сенімді поляриметриялық өлшеулер өңдеу алгоритмінен де көп нәрсеге байланысты. Антенна мен радиожиілік тізбегі екі поляризация арнасында да тұрақты өнімділікті сақтауы керек. Маңызды параметрлерге мыналар жатады:
- жұмыс жиілігі және лездік өткізу қабілеттілігі;
- H және V порттары арасындағы күшейту және сәулелену үлгісінің тепе-теңдігі;
- порттан портқа оқшаулау және полярлық аралық дискриминация;
- амплитуда және фазалық тұрақтылық;
- VSWR, қосқыш интерфейсі және кабельді калибрлеу;
- антеннаны туралау, орнату геометриясы және калибрлеу анықтамалық жазықтығы.
РФ MISO жабдықтарықос поляризацияланған мүйізді антенналар, кең жолақты қос поляризацияланған мүйізді антенналаржәне радар, өлшеу және жүйені интеграциялау жұмыстарына арналған басқа да радиожиілік антенна шешімдері. Модельді таңдау әрқашан ағымдағы деректер парағына және толық сынақ талабына негізделуі керек.
Жиі қойылатын сұрақтар
SAR поляризация кодында қай әріп бірінші тұрады?
Бірінші әріп берілетін поляризацияны, ал екіншісі қабылданған поляризацияны анықтайды. HV көлденең беруді және тік қабылдауды білдіреді.
Қос полярлы және төрт полярлы SAR арасындағы айырмашылық неде?
Қос полярлы диапазон екі арнаны, әдетте HH+HV немесе VV+VH, жазады. Төрт полярлы диапазон HH, HV, VH және VV деректерін жазады және толық поляриметриялық талдау үшін қажетті қатынастарды сақтайды.
Бір SAR поляризациясы әрқашан жақсы ма?
Жоқ. Ең пайдалы режим нысанаға, радар толқын ұзындығына, түсу бұрышына, ажыратымдылыққа, қоршаған орта жағдайларына және өңдеу нысанасына байланысты.
Неліктен кросс-пол арналары пайдалы?
HV немесе VH түсетін поляризацияны өзгертетін шашырауларды, әсіресе көлемдік шашырауларды және өсімдіктер сияқты құрылымдық тұрғыдан күрделі нысандарды анықтай алады.
Қорытынды
SAR поляризациясы радардың нысананы қалай жарықтандыратынын және қайтарылған өрістің қалай өлшенетінін басқарады. HH және VV - бірлескен поляризацияланған арналар, ал HV және VH айқас поляризацияланған. Бір поляризация тиімділікті қамтамасыз етеді, қос поляризация ажыратуды қосады, ал толық төрт поляризация ең толық сызықтық поляриметриялық деректер жиынтығын қамтамасыз етеді. Дәл нәтижелер алу режимін, антенна жүйесін, калибрлеу әдісін және қолдану талаптарын бірге қарастыруды талап етеді.
Антеннаны таңдау немесе поляриметриялық RF өлшеу қолдауы үшін RF MISO қарап шығыңызантеннаны сынау мүмкіндігі or РФ MISO командасына хабарласыңыз.
Қолданған әдебиет тізімі мен алдағы оқу
Антенналар туралы көбірек білу үшін мына сайтқа кіріңіз:
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 28 маусым
