Derinlik Yüksek çözünürlüklü geniş menzilli uzay tabanlı SAR okyanus gözetimi ve bilgi erişimi
Okyanusun etkili keşfi ve akılcı kullanımı, ülkenin kalkınması ve ulusal savunmanın inşası için büyük önem taşıyor. İnsanların okyanusa ilişkin uzun kavrayış sürecinde, okyanus keşiflerinin ana yöntemleri geleneksel keşif ve uzaktan algılama keşifleridir. Konvansiyonel tespit, deniz ortamını doğrudan ölçmek için platformlar olarak şamandıralar, dalgıç hedefler, kıyı otomatik istasyonları ve araştırma gemilerini kullanır.Ancak, küçük algılama aralığı ve sınırlı süresi ve alanı nedeniyle, insanlar yavaş yavaş uzaktan algılama algılama yöntemleri geliştirmiştir. .
Diğer uzaktan algılama yöntemleriyle karşılaştırıldığında, uzay tabanlı sentetik açıklıklı radar (SAR), tüm hava koşulları, tüm hava koşulları, geniş menzil ve yüksek çözünürlük özelliklerine sahiptir.Farklı bantların, farklı polarizasyonların, farklı görüş açılarının ve farklı çözünürlüklerin avantajlarından faydalanabilir ve deniz için daha uygundur. Özellik gözlemi ve bilgi dönüşümü. Uydu kaynaklı sentetik açıklıklı radar görüntülerini okyanus dinamikleri teorisiyle birleştirerek kullanarak, deniz yüzeyinin pürüzlülüğünü doğrudan veya dolaylı olarak etkileyen dinamik yapıları belirleyebiliriz: iç dalgalar, akşam akıntıları, girdaplar, okyanus akıntıları, endüstriyel kanalizasyon, doğal ve insan yapımı deniz felaketleri ve navigasyon Gemiler, deniz buzu, petrol sızıntıları vb. Ek olarak, uzayda SAR sistemini su altı arazi tespit araştırmaları için de kullanabilirsiniz.
Onlarca yıllık geliştirmeden sonra, uzay tabanlı SAR sistemi deniz gözetlemesinde bir dizi sonuç elde etti. Amerika Birleşik Devletleri 1978'de SEASAT-A (Ocean Star) uydusunu fırlattı ve ilk sentetik açıklıklı radar kuruldu. SEASAT, Amerika Birleşik Devletleri ve dünyadaki ilk okyanus keşif uydusudur. Misyonu, okyanus dinamikleri ölçümünün güvenilirliğini göstermektir. Özel amaç, ilgili deniz yüzeyi rüzgarı, deniz yüzeyi sıcaklığı, dalga yüksekliği, okyanus iç dalgaları, gazlı su ve deniz buzunu toplamaktır. Özellikler ve deniz arazi şekli verileri. O zamandan beri NASA (NASA / JPL), Hafif SAR Teknolojisi Araştırma Programını (LightSAR) uyguladı. Başlıca görevleri arasında doğal afetlerin izlenmesi, toprağı, kar suyunun izlenmesi, buzul / buz tabakası dengesinin ölçülmesi, kıyı şeridinin ölçülmesi ve okyanusun atmosfer üzerindeki etkisinin izlenmesi bulunmaktadır. Rusya, 1991 yılında, okyanus akıntısı hareketi, iç dalga görüntüleme, kıta sahanlığı düzensizlikleri, okyanus yüzeyi kirliliği, gelgit sınırı tahmini, yüzen buz izleme vb. Gibi oşinografik araştırmalar yapmak için SAR görüntülerini kullanarak Almaz-1 uydusunu başlattı. ERS-1/2, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından başlatılan bir dizi Avrupa uzaktan algılama uydusudur. Asıl görevi okyanus dalgalarının, rüzgar alanlarının, okyanus sirkülasyonunun, deniz sıcaklığının ve deniz buzu yapısının gözlemlenmesi dahil olmak üzere okyanus gözlemidir. ERS serisi uydulardan sonra, Avrupa Uzay Ajansı, gelişmiş sentetik açıklık radarı ASAR'ı taşıyan Envisat uzaktan algılama uydusunu 2002'de fırlattı. Envisat çok amaçlı bir uydudur ve okyanusun ve atmosferin küresel olarak keşfedilmesine odaklanır.Okyanus ve buz örtüsü araştırmalarına ek olarak, bitki örtüsü, arazi, jeoloji, taşkın ve hidrolojik parametre ölçümü gibi karasal uzaktan algılama için de kullanılabilir. Ek olarak, Kanada'nın RADARSAT-1/2 uydusu, Almanya'nın TerraSAR-X uydusu ve Çin'in Gaofen-3 uydusunun hepsi deniz gözetleme amaçlıdır.
Uzay tabanlı SAR sistemleri için geometrik çözünürlük ve araştırma bant genişliği iki önemli görüntüleme göstergesidir. İnceleme sonucunda, sistemin darbe tekrarlama frekansının (PRF) sınırlandırılması nedeniyle, yukarıda bahsedilen uzay tabanlı SAR sisteminin çözünürlüğü ve tarama bant genişliğinin iyi dengelenmediği bulunmuştur. Deniz gözetimi için, yüksek çözünürlük, hedefin gözlemlenmesine ve bilginin çıkarılmasına yardımcı olan daha ayrıntılı özellik bilgileri sağlayabilir; geniş araştırma şeridi, küresel yorumlama yetenekleri elde etmek için daha geniş sahne bilgileri sağlayabilir. Bu, deniz gözetimi için gelecekteki uydu kaynaklı SAR sistemlerinin yüksek çözünürlük ve geniş bant genişliği yeteneklerine sahip olmasını gerektirir.
1. Yüksek çözünürlüklü geniş format görüntüleme
Uzay tabanlı SAR'ın yüksek çözünürlüklü ve geniş bantlı görüntülemesi her zaman insanlar tarafından takip edilen bir hedef olmuştur. Bir yandan, askeri keşif, kentsel haritalama ve afet değerlendirmesinde önemli bir öneme sahip olan hedef tanıma ve özellik çıkarma için uygun olan yüksek çözünürlük, hedef hakkında daha detaylı özellik bilgisi sağlayabilir. Öte yandan, geniş bir araştırma ve haritalama kuşağı, daha geniş bir sahne bilgisi sağlayabilir ve kara, orman ve okyanus gibi geniş alanların gözlemlenmesine elverişli olan belirli alanların yeniden ziyaret sıklığını artırabilir.
Q kalite faktörü, genellikle aşağıdaki gibi ifade edilebilen kapsamlı çözünürlük ve anket bant genişliğini tanımlamak için kullanılır:
Q = Wg / az
Bunlar arasında, Wg ve az sırasıyla menzil haritalama bant genişliği ve azimut çözünürlüğüdür.
Geleneksel uzay tabanlı SAR sisteminde, bu iki gösterge bir çift çelişkidir ve aynı anda iyileştirilemez.Kalite faktörü genellikle 10'dur. Menzil haritalama bant genişliği ve azimut çözünürlüğü arasındaki çelişkiye odaklanarak, son yıllarda uluslararası uzay temelli SAR alanında bir araştırma noktası olmuştur. Uzay tabanlı SAR'ın kalite faktörü 10'dan büyük olduğunda, genellikle sistemin yüksek çözünürlük ve geniş görüntüleme kapasitesine sahip olduğu kabul edilir.
2. Yüksek çözünürlüklü geniş menzilli uzay tabanlı SAR deniz uygulamaları
Yüksek çözünürlüklü geniş menzilli uzay tabanlı SAR deniz hedefi izleme
Geleneksel uzay kaynaklı SAR sistemleri ile karşılaştırıldığında, hareketli deniz hedeflerini izlemek için yüksek çözünürlüklü ve geniş menzilli uzayda taşınan SAR sistemlerinin kullanılması bariz avantajlara sahiptir.Hareketli hedeflerin izlenmesindeki farklılığa göre, şu şekilde ayrılabilir: gemi izleme, petrol sızıntısı izleme ve deniz buzu izleme .
Gemi izleme
Gemi hedefi tespiti ve gözetimi, dünyanın kıyı bölgelerindeki ülkelerin geleneksel görevleridir ve gemi arama ve kurtarma, balıkçı gemisi gözetimi, yasadışı göçmenlik, narkotikle mücadele ve bölge savunmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. İzlenecek gemiler için, büyük ölçekli deniz alanı araştırması, önemli deniz alanı izleme ve özel gemi takibi gibi farklı yöntemler ihtiyaç duyulduğunda kullanılabilir.
Gemi hedef takibi için yüksek çözünürlüklü geniş menzilli uzay tabanlı SAR sistemini kullanırken, yüksek çözünürlüklü özelliği, daha küçük boyutlu gemi hedeflerinin etkili bir şekilde tespit edilmesini sağlar ve hatta gemi hedeflerinin sınıflandırılmasını ve tanınmasını sağlayabilir; geniş menzilli özelliği ise daha büyük gözlemler sağlayabilir. Alandaki gemi hedeflerinin dağılımını analiz etmek ve tüm gemi oluşumunu gözlemlemek için menzil.
Şekil 1, denizde bulunan bir geminin yurtiçinde üretilmiş C-bant 1m çözünürlüklü tamamen polarize havadan SAR sistemi kullanılarak elde edilmiş görüntüsüdür.Şekil 1'den farklı gemi tipleri ve bunların detaylı yapı bilgileri açıkça görülebilmektedir.
Şekil 1 C-bandı tamamen polarize havadan SAR tarafından elde edilen gemi görüntüsü
Petrol sızıntısı izleme
Deniz lojistiği ve taşımacılığının hızla gelişmesiyle birlikte limanlarda ve kıyı bölgelerindeki gemi sayısı önemli ölçüde artmıştır. Süper büyük petrol tankerlerinin ortaya çıkması, deniz seyrüsefer ortamını daha karmaşık hale getirerek gemilerden petrol sızıntısı kirliliğine, özellikle de ağır ve çok büyük gemilerden petrol sızıntısı kirliliği riskine yol açtı. Petrol sızıntıları, deniz ortamı ve ekonomisi için büyük bir tehdittir. Petrol dökülmelerinin izlenmesi çok önemlidir.Eğer kazada petrol sızıntısı erken izlenebiliyorsa, petrol sızıntısı temizleme ve diğer işleme çalışmaları en kısa sürede gerçekleştirilecek ve petrol sızıntısının neden olduğu kayıplar da en aza indirilebilecek.
Yüksek çözünürlüklü geniş menzilli uzay tabanlı SAR sisteminin yardımıyla, yalnızca geniş bir aralıkta denizdeki petrol dökülmelerinin oluşumunun ve yayılmasının dinamik özelliklerini izlemekle kalmaz, aynı zamanda deniz gemileri ve deniz gözetleme uçaklarını takip araştırmaları için derhal yönlendirebilir, aynı zamanda kolluk kuvvetlerinin kanıtları olarak da kullanılabilir. . Ek olarak, birden fazla uydunun kullanılması, petrol sızıntısının kapsamını sürekli olarak gözlemleyebilir ve hesaplayabilir, petrol sızıntısı sürüklenme ve yayılma yönünü tahmin edebilir ve deniz çevre koruma departmanına en iyi petrol kirliliği giderme ve petrol sızıntısı afet yönetim planını sağlayabilir.
Şekil 2, sabit bir deniz yüzeyi petrol çıkarma platformunun bir görüntüsünü ve yerli bir C-band 1m havadan SAR (VV polarizasyonu) ile elde edilen petrol sızıntısı yörüngesini göstermektedir.
Şekil 2 C-bant VV polarize havadan SAR ile elde edilen petrol sızıntısı görüntüsü
Deniz buzu izleme
Deniz buzunun yıllık donması ve sürüklenmesinin deniz taşımacılığı, petrol ve gaz arama ve açık deniz üretimi üzerinde değişen derecelerde etkisi var ve hatta ciddi felaketlere neden oluyor. Bu nedenle, deniz buzu kaymasını neredeyse gerçek zamanlı ve tüm hava koşullarında izlemek büyük önem taşıyor. Uzay kaynaklı yüksek çözünürlüklü geniş menzilli SAR sistemi ile elde edilen farklı yörünge dönemlerinin SAR görüntü dizileri, deniz buzunun sürüklenmesini etkin bir şekilde izleyebilir.
Şekil 3 Antarktika yüzen buz SAR görüntüsü (siyah dikey çizgi konum işaretidir)
Şekil 3, Almaz-1'in deniz buz kütlelerini izlemesinin sonuçlarını göstermektedir Şekil 3 (a) Antarktika'daki uydu tarafından elde edilen bir SAR görüntüsünü göstermektedir Şekil 3 (b), uydunun 143 devirden sonra bölgeye ilişkin gözlemlerini göstermektedir. Yeniden görüntülediğinizde, yüzen buzun, siyah dikey çizginin konum işareti olduğu sağa doğru hareket ettiğini görebilirsiniz.
Yüksek çözünürlüklü geniş aralıklı uzay tabanlı SAR okyanus dinamik element izleme ve ters çevirme
Yüksek çözünürlüklü geniş menzilli uzay tabanlı SAR sisteminin tam zamanlı, tüm hava koşullarında ve yüksek çözünürlüklü deniz algılama özelliklerini kullanarak, okyanus ve kıyı bölgelerinde deniz yüzeyi rüzgar alanları, deniz yüzeyi akıntı alanları, okyanus dalgaları, okyanus iç dalgaları ve orta ölçekli girdaplar sağlayabilir. Bu tür deniz fiziksel bilgilerinin geniş uygulama olanakları ve önemli araştırma değeri vardır.
Okyanus akımı izleme
Okyanus akıntısı aynı zamanda okyanus akıntısı olarak da adlandırılır, bu da gelgit kuvvetinin neden olduğu gelgit hareketine ek olarak belirli bir yol boyunca deniz suyunun büyük ölçekli akışı anlamına gelir. Yüksek çözünürlüklü geniş ölçekli uzay tabanlı SAR'ın yol boyunca uzanan temelini kullanmak, okyanus akıntılarının hızını ölçebilir, deniz yüzeyindeki mevcut saha hızının tersine çevrilmesini gerçekleştirebilir ve deniz felaketleri, deniz ekonomik izleme, deniz savaş alanı çevre araştırması ve haritalama, navigasyon güvenliği ve ulusal bakım için erken uyarı sağlayabilir. Deniz hakları ve çıkarları büyük önem taşımaktadır. Şekil 4 ve 5, TerraSAR sistemi ile okyanus akıntı hızının ters çevirme sonuçlarını göstermektedir.
Şekil 4 Pist boyunca TerraSAR radar girişim aşaması
Şekil 5 TerraSAR'a dayalı okyanus akıntı hızının tersine çevrilmesi
Dahili dalga izleme
Okyanusun iç dalgalarını izlemek için yüksek çözünürlüklü geniş menzilli uzay tabanlı SAR sisteminin kullanılması büyük önem taşımaktadır. Sivil sahada, büyük ölçekli iç dalga yayılma sürecinin neden olduğu rahatsızlık, deniz mühendisliği, petrol sondaj platformları ve denizaltı petrol boru hatlarına ciddi tehditlere neden olabilecek güçlü genlik birikimine ve ani kuvvetli akımlara yol açabilir; askeri alanda; , Büyük genlikteki iç dalgalar, su altı denizaltı seyrüseferi için feci sonuçlara yol açacaktır. Ek olarak, iç dalgalar deniz suyundaki akustik sinyallerin yayılma yolunu değiştirecek ve su altı akustik kanalını doğrudan etkileyecektir.İç dalgaların oluşturduğu güçlü akış alanı, su altı silahlarının fırlatılmasını ve su altı sonarının iletişimini ve tespitini etkileyecektir. Şekil 6, Güney Çin Denizi bölgesinin yerli C-bandı 1m havadan SAR (VV polarizasyonu) tarafından elde edilen iç dalga görüntüsünü göstermektedir. En önemli özellik, açıkça okyanus tabanından gelen radyasyonun oluşturduğu daha parlak periyodik dalgalardır.
Şekil 6 C-band VV polarize havadan SAR tarafından elde edilen Güney Çin Denizi iç dalga görüntüsü
Rüzgar alanı izleme
Deniz yüzeyi rüzgar alanı okyanus için ana güç kaynağıdır ve deniz yüzeyi rüzgarı okyanus dalgalarını, okyanus akıntılarını, su kütlelerini ve diğer unsurları etkileyen aktif bir faktördür.Ayrıca okyanus dalgaları, okyanus sirkülasyonu, deniz-hava sınır tabakası meteorolojisi ve hava-deniz etkileşimleri çalışmasında çok önemli bir parametredir. Oşinografi ve meteoroloji alanlarındaki çalışmaların büyük çoğunluğu, deniz yüzeyi rüzgar alanları hakkında veri gerektirmektedir. Uzay tabanlı SAR'a dayalı rüzgar hızı tersine çevirme prensibi, rüzgar hızı ve radar geri saçılma kesiti arasındaki nicel ilişkiden türetilen mikrodalga saçılma ölçeri ile aynıdır. Şekil 7, Güney Çin Denizi bölgesindeki rüzgar alanının yerli C-bandı 1m havadan SAR (VV polarizasyonu) ile elde edilen görüntüsünü göstermektedir Rüzgar yönü ve hızı SAR görüntüsü ile tersine çevrilebilir.
Şekil 7: C-band VV polarize havadan SAR tarafından elde edilen Güney Çin Denizi rüzgar sahası görüntüsü
Dalga izleme
SAR, şu anda dalga yönü spektrumlarını sağlayabilen tek uydu kaynaklı mikrodalga uzaktan kumanda sensördür.Etkili dalga yüksekliği, ortalama dalga periyodu, baskın dalga dalga boyu ve baskın dalga yönü gibi dalga parametrelerini hesaplayabilir. Okyanus dinamikleri teorisi, okyanus dalgası izleme ve bilgi dönüşümü ile birleştirilen uzay tabanlı SAR görüntülerini kullanarak gerçekleştirilebilir.
Şekil 8, Kanada, Vancouver Adası'nın 400 km kuzeybatısındaki SEASAT SAR'ın görüntüleme sonucunu göstermektedir Görüntü, rüzgarın yüzey dalgası tespiti üzerindeki etkisini açıkça yansıtmaktadır. Rüzgar okyanus yüzeyini dengesiz hale getirdiği için, daha parlak bir alanda batıya doğru yayılan 220 m dalga boyuna sahip bir yüzey dalgası gözlemlenebilir.
Şekil 8 Uzayda farklı rüzgar hızlarına sahip yüzey dalgalarının SEASAT SAR görüntüsü
Meso ölçekli girdap ve okyanus cephesi izleme
Okyanustaki orta ölçekli girdaplar, ortalama okyanus akıntı alanı üzerine yerleştirilmiş onlarca ila yüzlerce kilometre arasında değişen bir ölçekte yatay girdaplardır. Okyanus cephesi, önemli ölçüde farklı özelliklere sahip iki veya daha fazla su kütlesi arasındaki dar geçiş alanını ifade eder.Farklı özelliklere sahip su kütleleri arasındaki sınırı temsil eder.Jeofizik türbülansın önemli bir özelliğidir ve okyanus dinamiklerinde önemli bir rol oynar. etki.
Şu anda, orta ölçekli girdapların ve okyanus cephelerinin araştırma sonuçları hakkında çok az sayıda rapor bulunmaktadır. Çin'de, Çin Bilimler Akademisi Elektronik Enstitüsü, orta ölçekli girdapların ve okyanus cephelerinin tespiti konusunda araştırma yürütmede başı çekmiş ve ilk kez orta ölçekli okyanus girdaplarının SAR görüntülerini elde etmek için havadan uçuş testleri gerçekleştirmiştir. Deneysel sonuçlar, orta ölçekli girdapların ve okyanus cephelerinin bilgilerini SAR görüntülerinden ayırmanın tamamen mümkün olduğunu göstermektedir (Şekil 9).
Şekil 9 Okyanustaki orta ölçekli girdapların ve cephelerin SAR görüntüleri
(A) Okyanus orta ölçekli girdap (b) Okyanus önü
(Havadan L-band VV polarizasyonu, 1m çözünürlük)
3. Uzayda SAR okyanus gözetimi ve bilgi erişimi için anahtar teknolojiler
Gelecekteki uzay tabanlı SAR sisteminde deniz hedeflerinin izlenmesini ve okyanus dinamik unsurlarının izlenmesini ve ters çevrilmesini gerçekleştirmek için kullanılması gereken anahtar teknolojiler şunlardır: yüksek çözünürlüklü geniş menzilli SAR görüntüleme teknolojisi, çok tabanlı uzun yollu parazit teknolojisi ve çok kutuplu SAR teknolojisi, vb. . Bunların arasında, yüksek çözünürlüklü geniş menzilli SAR görüntüleme teknolojisi temel oluştururken, bilgi dönüşümü için çok tabanlı yol boyunca girişim teknolojisi ve çok kutuplu SAR teknolojisi kullanılır.
Yüksek çözünürlük ve geniş araştırma bandı SAR görüntüleme teknolojisi
Bir yandan, geniş okyanus alanı ve geniş menzili nedeniyle, uzay kaynaklı SAR'ın makro bilgileri hızlı bir şekilde anlamak için geniş menzilli görüntüleme yeteneklerine sahip olması gerekir. Öte yandan, yukarıda belirtilen denizcilik uygulamaları, yüksek çözünürlüklü görüntüleme yeteneklerine sahip uzay tabanlı SAR gerektirir. Bu nedenle, gelecekteki uzay tabanlı SAR gözetim sistemi, yüksek çözünürlük ve geniş kapsamlı yeteneklere sahip olmalıdır.
Yüksek çözünürlüklü geniş menzilli SAR sistemi ilk olarak 2001 yılında IEEE Yer Bilimi ve Uzaktan Algılama Konferansı'nda (IGARSS) önerilmiştir ve çalışma prensibi Şekil 10 (a) 'da gösterilmektedir. Bu sistem altında, menzil ve azimutta geniş kapsama sağlamak için verici ucunda küçük açıklıklı bir anten kullanılır. Alıcı uç, ekoları almak için çok kanallı azimut ve çok kanallı mesafe kullanır. Azimut yönü, darbe tekrarlama frekansının yetersiz örneklemesinin neden olduğu azimut spektrumunu ortadan kaldırmak için çok kanallı yeniden yapılandırma yoluyla işlenir; yukarı doğru mesafe, Şekil 10 (b) 'de gösterildiği gibi, bir mesafe oluşturan çok kanallı tarama alımı (SCORE) tarafından işlenir. Küçük iletim açıklığı alanının neden olduğu kazanç kaybını telafi etmek ve mesafe bulanıklığını etkili bir şekilde bastırmak için yankı darbesinin yüksek kazançlı kalem ışınının gerçek zamanlı takibi. Aralığı SCORE'a tararken, dijital hüzmeleme teknolojisi (DBF) gereklidir.
Şekil 10 Yüksek çözünürlüklü geniş format görüntüleme teknolojisi
(A) HRWS sisteminin çalışma prensibinin şeması (b) SCORE alımına uzaklık prensibinin şeması
Şekil 11, Çin Bilimler Akademisi Elektronik Enstitüsü, Havacılık ve Uzay Mikrodalga Uzaktan Algılama Bölümü tarafından geliştirilen, uzayda yer alan yüksek çözünürlüklü geniş menzilli SAR sisteminin denizde görüntülemesinin sonucudur. Beyaz noktalar, denizdeki gemilerdir.
Şekil 11 Deniz gözetiminin uydu kaynaklı yüksek çözünürlüklü geniş menzilli SAR görüntüleme sonuçları
Yol boyunca çok tabanlı girişim teknolojisi
Spaceborne güzergah boyunca interferometrik SAR (ATI SAR) teknolojisi, iz yönü boyunca iki veya daha fazla faz merkezi yerleştirmek ve ardından iki kanallı verilerin interferometrik fazını kullanarak dağınıklığı ortadan kaldırmak ve hareketli hedefin radyal hız bilgisini elde etmektir. . Bu teknoloji, dağınıklık spektrumundaki yavaş hareket eden hedefleri tespit edebilir ve deniz akıntı hızı ölçümü ve deniz yüzeyinde hareketli hedef tespitine başarıyla uygulanmıştır.
Şu anda, uzay tabanlı SAR sistemlerinin yol boyunca bir taban çizgisi oluşturması için üç ana yol vardır. Birincisi, tek bir uydu, TerraSAR-X (Şekil 12), Radarsat-2 ve diğer uydular gibi diyafram değiştirme yoluyla nispeten yakın mesafelerde birden çok eşdeğer faz merkezi oluşturur; ikincisi, tek bir uydu kolu uzatarak nispeten kısa bir mesafe oluşturur. SRTM çift antenli interferometrik SAR sistemi gibi uzaktaki eşdeğer faz merkezi (Şekil 13); üçüncüsü, TerraSAR-X ve TanDEM-X tarafından oluşturulan HELIX oluşumu gibi bir uydu takımyıldızı biçiminde dağıtılmış bir uzay tabanlı SAR sisteminin oluşumu (Şekil 13) 14).
Şekil 12 TerraSAR-X'in iki çalışma modu (AS modu ve DRA modu)
Şekil 13 SRTM anten konumu
Şekil 14 TerraSAR-X ve TanDEM-X'in HELIX oluşumu
Tek bir uydu tarafından oluşturulan çok fazlı merkez ile karşılaştırıldığında, dağıtılmış uydular, farklı ihtiyaçları karşılamak, tek uydu radarının geometrik boyut sınırını aşmak ve deniz yüzeyindeki zayıf, yavaş hareket eden hedeflerin tespitini büyük ölçüde iyileştirmek için güzergah boyunca esnek bir şekilde ayarlanmış uzun bir taban çizgisi elde edebilir. kabiliyet. Ayrıca, yavaşça değişen okyanus akıntılarını, buzulları ve denizde yüzen nesneleri izlemede olağanüstü avantajlara sahiptir. Birden fazla uydu oluşumu, tek bir yolculukta farklı taban çizgisi uzunlukları elde edebilir.Esnek olarak yapılandırılmış uyduların ve taban çizgisi kombinasyonlarının sayısı, sistemin özgürlüğünü arttırır ve dağınıklığı bastırmayı ve hareketli hedef algılama ve konumlandırma yeteneklerini geliştirir. Uydular arasındaki uzun ve kısa ana hatların kombinasyonu sayesinde, minimum tespit edilebilir hız ile kör hız arasındaki çelişki etkili bir şekilde çözülebilir ve hareketli hedefin hız aralığı artırılabilir.
Bu nedenle, dağıtılmış uzay tabanlı SAR sistemi, okyanus gözetimi için uzay tabanlı SAR'ın gelecekteki gelişme yönüdür.
Şekil 15 Uzay kaynaklı yüksek çözünürlüklü geniş menzilli SAR'ın yol boyunca dağınıklık iptali sonuçları
(A) İptalden önce (b) İptalden sonra
Şekil 15, Çin Bilimler Akademisi, Elektronik Enstitüsü, Havacılık ve Uzay Mikrodalga Uzaktan Algılama Bölümü tarafından geliştirilen, uzay temelli yüksek çözünürlüklü ve geniş genişlikli yol boyunca interferometrik SAR sisteminin dağınıklık iptalinin sonucunu göstermektedir. Şekil 15 (a), dağınıklığın ortadan kaldırılmasından önceki SAR görüntüsüdür (karayı görüntüleme) ve Şekil 15 (b), yol boyunca iki kanal kullanılarak dağınıklığın giderilmesinin sonucudur (parlak çizgi, sürüş tren).
Çok polarizasyonlu SAR teknolojisi
Sinyalleri iletmek ve almak için tek bir polarize anten kullanan sıradan uzay temelli SAR'ın aksine, uzay temelli polarize SAR (PolSAR) sistemi, radar sinyallerini birbirine dik iki yönde iletmek ve almak için iki çok kutuplu anten kullanır. Bileşen, deniz hedefinin polarizasyon saçılma matrisini elde edin ve hedef saçılma yankısının genlik ve faz özelliklerine ek olarak polarizasyon bilgisini elde edin; bu, uzay temelli SAR'ın deniz hedefinin özelliklerini elde etme yeteneğini büyük ölçüde artırır.
Gemiler, petrol sızıntıları, deniz buzu vb. Deniz hedeflerinin izlenmesi için, uzay tabanlı polarize SAR sisteminin zengin saçılma bilgisi ve polarizasyon özellikleri, deniz hedeflerinin geometrik detayları ve saçılma özellikleri analizi için yararlıdır, böylece deniz hedeflerinin tespitini gerçekleştirir. , Sınıflandırma ve tanımlama. Deniz dinamik çevre unsurları için, uzay kaynaklı polarize SAR sistemi, farklı deniz koşullarında farklı ölçeklerdeki dalgalara, akıntılara ve deniz yüzeyi rüzgarına duyarlıdır ve daha bol bilgi sağlayabilir. Bu nedenle, uzay temelli polarize SAR sistemi, deniz hedeflerinin etkili tespiti ve tanımlanması ve polarizasyon bilgilerinin kullanılması yoluyla deniz dinamik unsurlarının doğru şekilde çıkarılması için daha elverişlidir.
Şekil 16 Deniz gözetiminin uydu kaynaklı yüksek çözünürlüklü geniş menzilli çok kutuplu SAR görüntüleme sonuçları
Şekil 16, Çin Bilimler Akademisi, Elektronik Enstitüsü, Havacılık ve Uzay Mikrodalga Uzaktan Algılama Bölümü tarafından geliştirilen, uzay kaynaklı yüksek çözünürlüklü geniş aralıklı polarizasyon SAR sisteminin deniz görüntüleme sonuçlarını göstermektedir.
4. Sonuç
İnsanların okyanus keşif ve biliş ihtiyaçlarını daha iyi karşılamak için uzaysal SAR, azimut çok ışınlı, adım dijital ışın oluşturma, değişken tekrar frekansı, çok modlu optimizasyon yapılandırması, yüksek hızlı veri toplama ve sıkıştırma gibi teknolojileri kullanacaktır. Denizde çok boyutlu dinamik bilginin elde edilmesi amacıyla, insanlar, yüksek çözünürlük, geniş araştırma şeridi, çok boyutlu hedef bilgi tespiti ve hızlı yanıt ile yeni bir uzaktan algılama algılama çağına getirilecektir.
Bununla birlikte, bu yeni fikirleri, yeni sistemleri ve yeni modelleri gerçekten tasarlamak ve pratikleştirmek için, ilerlemeler gerektiren birçok anahtar teknoloji hala var. Teknolojinin gelişmesiyle bu sorunların nihayet çözüleceğine inanılıyor. O zamana kadar, uzaylı SAR tarafından denizin gözlemi de yeni bir gelişme dönemine girecektir.
Kaynak: Akarsuda Okyanus Yaşamı
