قطبش SARجهت‌گیری میدان الکترومغناطیسی ارسالی و دریافتی توسط یک سیستم رادار روزنه مصنوعی را توصیف می‌کند. از آنجا که سطوح و ساختارهای مختلف، میدان‌های افقی و عمودی را به طور متفاوتی پراکنده می‌کنند، قطبش یکی از مفیدترین متغیرها برای تفسیر تصاویر SAR است.
این راهنما چهار کانال قطبش خطی - HH، HV، VH و VV - و سه حالت معمول اکتساب: قطبش تکی، قطبش دوگانه و قطبش کامل (چهارگانه) را توضیح می‌دهد. همچنین نحوه انتخاب حالت توسط مهندسان برای سنجش از دور، آزمایش رادار و ارزیابی سیستم آنتن را شرح می‌دهد.
قطبش SAR چیست؟
بیشتر سیستم‌های SAR فضایی از قطبش خطی افقی (H) و عمودی (V) استفاده می‌کنند. یک کد کانال دو حرفی ابتدا قطبش ارسالی و سپس قطبش دریافتی را مشخص می‌کند. به عنوان مثال، HH به معنای ارسال افقی و دریافت افقی است، در حالی که HV به معنای ارسال افقی و دریافت عمودی است.
قطبش اهمیت دارد زیرا یک هدف می‌تواند قطبش تابش فرودی را حفظ کند، آن را بچرخاند یا بخشی از بازتاب را واگرا کند. زبری سطح، هندسه، خواص دی‌الکتریک، طول موج، زاویه تابش و ساختار داخلی، همگی بر بازتاب اندازه‌گیری شده تأثیر می‌گذارند. بنابراین، قطبش باید همراه با باند فرکانسی، هندسه دید و داده‌های تصویر کالیبره شده تفسیر شود.
HH، HV، VH و VV به چه معناست؟
| کانال | انتقال | دریافت | طبقه‌بندی |
|---|---|---|---|
| HH | افقی | افقی | همقطار |
| HV | افقی | عمودی | قطبش متقاطع |
| VH | عمودی | افقی | قطبش متقاطع |
| VV | عمودی | عمودی | همقطار |
HH و VV کانال‌های همقطار هستند زیرا قطبش‌های ارسال و دریافت یکسان هستند. HV و VH کانال‌های متقاطع هستند زیرا قطبش دریافت عمود بر قطبش ارسال شده است. در یک سیستم مونواستاتیک متقابل کالیبره شده، پاسخ‌های HV و VH اغلب مشابه هستند، اما هر دو کانال در اندازه‌گیری‌های پلاریمتری کامل حفظ می‌شوند.
سه حالت اصلی قطبش SAR
۱. تک قطبی شدن
یک روش تک قطبی‌سازی، یک کانال، معمولاً HH یا VV، را ثبت می‌کند. این روش، زمانی که یک کانال معتبر کافی باشد، حجم داده کمتر و پردازش ساده‌تری را ارائه می‌دهد. محدودیت این روش این است که یک کانال اطلاعات کمتری در مورد مکانیسم‌های پراکندگی و ساختار هدف ارائه می‌دهد.
۲. قطبش دوگانه
یک سیستم ثبت دوقطبی، دو کانال را ثبت می‌کند. ترکیب‌های رایج شامل HH+HV و VV+VH است که در آن رادار یک قطبش را ارسال می‌کند و هر دو قطبش همسو و متقابل را دریافت می‌کند. برخی از سیستم‌ها همچنین از یک جفت قطبش همسو مانند HH+VV پشتیبانی می‌کنند. داده‌های دوقطبی، تمایز مفیدی را ایجاد می‌کنند و در عین حال، نرخ داده و الزامات پردازش را نسبت به قطبش‌سنجی کامل، قابل مدیریت‌تر نگه می‌دارند. ESA اظهار می‌کند که Sentinel-1 در طرح‌های قطبش دوگانه خود از VV+VH یا HH+HV پشتیبانی می‌کند.
۳. قطبش کامل یا چهارگانه
SAR پلاریمتری کامل، HH، HV، VH و VV را به صورت کانال‌های پیچیده ثبت می‌کند. یک رادار چهارقطبی کلاسیک، H و V را به ترتیب ارسال می‌کند و هر دو بازگشت H و V را دریافت می‌کند و اطلاعات دامنه و فاز نسبی را حفظ می‌کند. این امر از تجزیه و تحلیل ماتریس پراکندگی و تجزیه، طبقه‌بندی و توصیف دقیق هدف پشتیبانی می‌کند.
این موضوع، پیچیدگی بیشتر سیستم، نیاز به کالیبراسیون، حجم داده‌ها و تلاش پردازشی بیشتر را به همراه دارد. بسته به حسگر، عملکرد تمام قطبی ممکن است شامل نوار باریک‌تر یا محدودیت‌های مختلف در اخذ تصویر نیز باشد. قطبش فشرده یکی دیگر از معماری‌های معتبر SAR است، اما با حالت‌های خطی تک، دو و چهار قطبی سنتی که در اینجا مورد بحث قرار گرفته‌اند، متمایز است.
قطبش مشترک در مقابل قطبش متقاطع
کانال‌های همقطار اغلب بازگشت‌های قوی از سطوح و ساختارهایی را که قطبش عبوری را حفظ می‌کنند، حفظ می‌کنند. بازگشت‌های متقاطع نشان می‌دهد که فرآیند پراکندگی بخشی از حالت قطبش را از طریق پراکندگی حجمی، بازتاب‌های چندگانه، هندسه پیچیده یا ساختار ناهمسانگرد تغییر داده است.
- آب آرام و سطوح صاف:اغلب وقتی بیشتر انرژی از رادار منعکس می‌شود، تیره به نظر می‌رسد؛ ناهمواری، باد و زاویه تابش می‌توانند پراکندگی برگشتی را افزایش دهند.
- پوشش گیاهی:شاخه‌ها، تنه‌ها و برگ‌ها پراکندگی حجمی ایجاد می‌کنند، بنابراین کانال‌های متقاطع می‌توانند اطلاعات ساختاری ارزشمندی را اضافه کنند.
- مناطق شهری:ساختمان‌ها و سطوح زمین می‌توانند بسته به جهت‌گیری و هندسه تصویربرداری، بازگشت‌های قوی کوپل و پراکندگی دو-بازتاب ایجاد کنند.
- خاک، برف و یخ:رطوبت، زبری، عمق، طول موج و ساختار داخلی، همگی بر پاسخ قطبش تأثیر می‌گذارند.
اینها اصول تفسیر هستند نه قوانین جهانی. یک کانال نباید مستقل از باند رادار، زاویه تابش، وضوح، فصل و کیفیت کالیبراسیون انتخاب شود.
نحوه انتخاب حالت قطبش SAR
| مورد نیاز | نقطه شروع عملی |
|---|---|
| نظارت گسترده یا حجم داده محدود | تک‌قطبی، زمانی که یک کانال معتبر، هدف تشخیص را برآورده می‌کند |
| تبعیض در پوشش گیاهی، کشاورزی یا پوشش زمین | داده‌های دوقطبی هم-قطبی و متقاطع برای اطلاعات پراکندگی بیشتر |
| نقشه برداری از یخ دریا، اقیانوس یا سیل | حالت‌های مبتنی بر HH یا VV را بر اساس باند، زاویه تابش و روش معتبر انتخاب کنید |
| طبقه‌بندی پیشرفته یا تجزیه پراکندگی | چهار قطبی کامل زمانی که اطلاعات چهار کاناله کالیبره شده فاز مورد نیاز است |
بهترین حالت، حالت خاص کاربرد است. مهندسان باید محتوای اطلاعات را با پوشش، وضوح، نسبت سیگنال به نویز، نوار، زمان بازدید مجدد، منابع پردازش و قابلیت کالیبراسیون مقایسه کنند.
ملاحظات آنتن و RF برای رادار پلاریمتریک
اندازه‌گیری‌های پلاریمتری قابل اعتماد به چیزی بیش از الگوریتم پردازش بستگی دارند. آنتن و زنجیره RF باید عملکرد پایداری را در هر دو کانال قطبش حفظ کنند. پارامترهای مهم عبارتند از:
- فرکانس عملیاتی و پهنای باند لحظه‌ای؛
- تعادل بهره و الگوی تابش بین پورت‌های H و V؛
- جداسازی بندر به بندر و تمایز بین قطبی؛
- پایداری دامنه و فاز؛
- VSWR، رابط کانکتور و کالیبراسیون کابل؛
- تراز آنتن، هندسه نصب و صفحه مرجع کالیبراسیون.
لوازم RF MISOآنتن‌های شیپوری دوقطبی, آنتن‌های شیپوری دوقطبی پهن باندو سایر راهکارهای آنتن RF برای رادار، اندازه‌گیری و کارهای یکپارچه‌سازی سیستم. انتخاب مدل همیشه باید بر اساس برگه اطلاعات فعلی و الزامات کامل آزمایش باشد.
سوالات متداول
کدام حرف در کد قطبش SAR اول می‌آید؟
حرف اول، قطبش ارسالی و حرف دوم، قطبش دریافتی را مشخص می‌کند. HV به معنای ارسال افقی و دریافت عمودی است.
تفاوت بین SAR دو قطبی و چهار قطبی چیست؟
روش دوقطبی دو کانال، معمولاً HH+HV یا VV+VH را ثبت می‌کند. روش چهارقطبی HH، HV، VH و VV را ثبت می‌کند و روابط مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل کامل پلاریمتری را حفظ می‌کند.
آیا همیشه یک قطبش SAR بهترین است؟
خیر. مفیدترین حالت به هدف، طول موج رادار، زاویه تابش، وضوح تصویر، شرایط محیطی و هدف پردازش بستگی دارد.
چرا کانال‌های کراس پل مفید هستند؟
HV یا VH می‌توانند پراکندگی را آشکار کنند که قطبش تابش فرودی را تغییر می‌دهد، به خصوص پراکندگی حجمی و اهداف با ساختار پیچیده مانند پوشش گیاهی.
نتیجه‌گیری
قطبش SAR نحوه‌ی تابش رادار به هدف و نحوه‌ی اندازه‌گیری میدان بازگشتی را کنترل می‌کند. HH و VV کانال‌های هم قطبش هستند، در حالی که HV و VH کانال‌های متقاطع هستند. تک قطبی کارایی را ارائه می‌دهد، دو قطبی تفکیک را افزایش می‌دهد و چهار قطبی کامل، کامل‌ترین مجموعه داده‌های قطبش‌سنجی خطی را فراهم می‌کند. نتایج دقیق مستلزم آن است که حالت اکتساب، سیستم آنتن، روش کالیبراسیون و الزامات کاربردی با هم در نظر گرفته شوند.
برای انتخاب آنتن یا پشتیبانی از اندازه‌گیری RF پلاریمتری، RF MISOها را بررسی کنید.قابلیت تست آنتن or با تیم RF MISO تماس بگیرید.
منابع و مطالعات بیشتر
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آنتن‌ها، لطفاً به آدرس زیر مراجعه کنید:
زمان ارسال: 28 ژوئن 2024
