lunes, 9 de junio de 2008

RADAR: Synthetic Aperture Radar (SAR) I

RADAR DE APERTURA SINTÉTICA

Un Radar de Apertura Sintética (acrónimo SAR, del inglés Synthetic Aperture Radar) es un tipo de sistema radar. Consiste en procesar mediante complicados algoritmos la información capturada por la antena del radar. Este procesado busca combinar la información obtenida en varios barridos de la antena para recrear un solo "barrido virtual". Al final el sistema radar proporciona el mismo rendimiento que daría si estuviese equipado con una antena mucho más grande y directiva que la que tiene en realidad. Su uso se limitaba, en su creación, a casos en los que el radar estaba en movimiento y los blancos relativamente inmóviles (aviones). También se ha usado profusamente en aplicaciones de teledetección y en cartografía.
McDonell Douglas DC-8 Equipado con un radar SAR de la NASA:


Funcionamiento Básico


En una aplicación SAR típica se acopla una antena de radar en un lateral del fuselaje de una aeronave. Debido a los fenómenos de difracción, para obtener un haz de radiación estrecho se necesitaría una antena muy grande, que evidentemente no puede ser instalada en un avión. Por tanto, los pulsos emitidos por el radar del avión serán anchos. El sistema se configura de tal manera que el pulso sea ancho en la dirección vertical: típicamente iluminará el terreno desde inmediatamente debajo del avión hasta el horizonte.


Si el terreno es aproximadamente plano, el tiempo que tardan en llegar los diferentes ecos permite distinguir puntos del terreno situados a diferentes distancias en la línea de trayectoria de la nave: si el eco tarda "t" s en volver a la antena, sabremos que ha sido reflejado por un punto situado aproximadamente a una distancia

donde "c" es la velocidad de la luz. Distinguir puntos a lo largo de la trayectoria del avión es difícil con una antena pequeña. Sin embargo, si se va guardando información de amplitud y fase de cada señal reflejada en un determinado punto del terreno y la nave va emitiendo una ráfaga de pulsos a medida que avanza, entonces será posible combinar los resultados de dichos pulsos.


En resumen: una antena pequeña emite una serie de pulsos consecutivos, recibe una serie de ecos y los combina de modo que parezca que es una sola observación (simultánea) de una antena grande. Se ha creado una "apertura sintética" mucho más grande que la longitud real de la antena y de hecho mucho más grande que el propio avión.


Combinar las series de observaciones es computacionalmente muy costoso. Normalmente no se hace a bordo del avión, sino que las observaciones se mandan a estaciones terrestres y allí se combinan usando técnicas basadas en transformadas de Fourier. El resultado es un "mapa de reflectividad radar". De cada punto del terreno se sabrá cómo distorsiona la amplitud y la fase del pulso. En las aplicaciones más simples la información de fase se desecha. A partir de la información de amplitud se pueden extraer multitud de datos sobre la superficie. Estos mapas no son fáciles de interpretar.


En la actualidad se está recopilando información experimental resultado de sobrevolar con vuelos de prueba terrenos ya conocidos. Antes de que hubiese ordenadores rápidos, el postprocesado se hacía usando técnicas holográficas.

1 comentario:

Enric dijo...

Hola, soy un estudiante de ingenieria tecnica de telecomunicaciones. Te felicito por el blog. Conoces de algun modelo comercial que integre la obtención de datos de un SAR?(No el procesado de esos datos, sinó su obtención). Para darte una idea, estaba pensando en un SAR que sea capaz de distinguir objetos a un alcance máximo de 100 metros y con una precisión de 10cm, por ejemplo. Por cierto, mejor si la respuesta me la envias el correo, efermu(at)gmail.com