קיטוב SARמתאר את כיוון השדה האלקטרומגנטי המשודר ונקלט על ידי מערכת מכ"ם בעלת צמצם סינתטי. מכיוון שמשטחים ומבנים שונים מפזרים שדות אופקיים ואנכיים בצורה שונה, קיטוב הוא אחד המשתנים השימושיים ביותר לפירוש תמונות SAR.
מדריך זה מסביר את ארבעת ערוצי הקיטוב הליניאריים - HH, HV, VH ו-VV - ואת שלושת מצבי הרכישה הנפוצים: קיטוב יחיד, קיטוב כפול וקיטוב מלא (מרובע). הוא גם מתאר כיצד מהנדסים בוחרים מצב לחישה מרחוק, בדיקת מכ"ם והערכת מערכת אנטנה.
מהי קיטוב SAR?
רוב מערכות ה-SAR בחלל משתמשות בקיטוב ליניארי אופקי (H) ואנכי (V). קוד ערוץ בן שתי אותיות מזהה את הקיטוב המשודר תחילה ואת הקיטוב הנקלט לאחר מכן. לדוגמה, HH פירושו שידור אופקי וקליטה אופקי, בעוד ש-HV פירושו שידור אופקי וקליטה אנכית.
קיטוב חשוב משום שמטרה יכולה לשמר את הקיטוב הפוגע, לסובב אותו או לבטל את הקיטוב של חלק מהחוזר. חספוס פני השטח, גיאומטריה, תכונות דיאלקטריות, אורך גל, זווית פגיעה ומבנה פנימי - כולם משפיעים על פיזור האור האחורי הנמדד. לכן, יש לפרש את הקיטוב יחד עם פס התדרים, גיאומטריית הצפייה ונתוני התמונה המכוילים.
מה המשמעות של HH, HV, VH ו-VV?
| עָרוּץ | לְהַעֲבִיר | לְקַבֵּל | מִיוּן |
|---|---|---|---|
| HH | אופקי | אופקי | קופולריזציה |
| HV | אופקי | אֲנָכִי | מקוטב צולב |
| VH | אֲנָכִי | אופקי | מקוטב צולב |
| VV | אֲנָכִי | אֲנָכִי | קופולריזציה |
HH ו-VV הם ערוצים מקוטבים משום שהקיטובים בין השידור לקליטה זהים. HV ו-VH הם ערוצים מקוטבים צולבים משום שהקיטוב בקליטה אורתוגונלי לקיטוב המשודר. במערכת מונוסטטית הדדית מכוילת, תגובות HV ו-VH דומות לעיתים קרובות, אך שני הערוצים נשמרים במדידות פולרימטריות מלאות.
שלושת מצבי הקיטוב העיקריים של SAR
1. קיטוב יחיד
רכישת קיטוב יחיד מקליטה ערוץ אחד, לרוב HH או VV. היא מציעה נפח נתונים נמוך יותר ועיבוד פשוט יותר כאשר ערוץ מאומת אחד מספיק. המגבלה היא שערוץ אחד מספק פחות מידע על מנגנוני פיזור ומבנה המטרה.
2. קיטוב כפול
רכישת קיטוב כפול מקליטה שני ערוצים. שילובים נפוצים כוללים HH+HV ו-VV+VH, כאשר המכ"ם משדר קיטוב אחד ומקבל תשואות קו-קוטביות וצולבות. מערכות מסוימות תומכות גם בזוג קו-פול כגון HH+VV. נתוני קיטוב כפול מוסיפים הבחנה שימושית תוך שמירה על דרישות קצב הנתונים והעיבוד קלות יותר לניהול מאשר פולרימטריה מלאה. ESA קובעת ש-Sentinel-1 תומך ב-VV+VH או HH+HV בסכמות הקיטוב הכפול שלו.
3. קיטוב מלא או מרובע
SAR פולרימטרי מלא רושם HH, HV, VH ו-VV כערוצים מורכבים. מכ"ם קוואד-פול קלאסי משדר H ו-V ברצף ומקבל תשואות H ו-V, תוך שמירה על מידע על אמפליטודה ופאזה יחסית. זה תומך בניתוח מטריצת פיזור ובפירוק, סיווג ואפיון מפורטים של מטרות.
הפשרה היא מורכבות מערכת גדולה יותר, דרישת כיול, נפח נתונים ומאמץ עיבוד גדולים יותר. בהתאם לחיישן, פעולה בקוטב מלא עשויה לכלול גם נתיב צר יותר או אילוצי רכישה שונים. קיטוב קומפקטי הוא ארכיטקטורת SAR תקפה נוספת, אך היא שונה מהמצבים הליניאריים המסורתיים של קוטבי יחיד, כפול וקוואדי-קוטב הנדונים כאן.
קו-פולריזציה לעומת קיטוב צולב
ערוצים מקוטבים משמרים לעיתים קרובות החזרות חזקות ממשטחים ומבנים ששומרים על הקיטוב המועבר. החזרות צולבות מצביעות על כך שתהליך הפיזור שינה חלק ממצב הקיטוב באמצעות פיזור נפחי, השתקפויות מרובות, גיאומטריה מורכבת או מבנה אניזוטרופי.
- מים רגועים ומשטחים חלקים:לעיתים קרובות נראים כהים כאשר רוב האנרגיה מוחזרת הרחק מהרדאר; חספוס, רוח וזווית פגיעה יכולים להגביר את הפיזור האחורי.
- צִמחִיָה:ענפים, גזעים ועלים יוצרים פיזור נפח, כך שערוצים צולבים יכולים להוסיף מידע מבני בעל ערך.
- אזורים עירוניים:מבנים ומשטחי קרקע יכולים לייצר החזרות קופול חזקות ופיזור של החזרות כפולות, בהתאם לכיוון ולגיאומטריית ההדמיה.
- אדמה, שלג וקרח:לחות, חספוס, עומק, אורך גל ומבנה פנימי - כולם משפיעים על תגובת הקיטוב.
אלו עקרונות פרשנות ולא כללים אוניברסליים. אין לבחור ערוץ באופן עצמאי מתחום המכ"ם, זווית הפגיעה, הרזולוציה, העונה ואיכות הכיול.
כיצד לבחור מצב קיטוב SAR
| דְרִישָׁה | נקודת התחלה מעשית |
|---|---|
| ניטור שטח רחב או נפח נתונים מוגבל | חד-קוטבי כאשר ערוץ מאומת עומד ביעד הגילוי |
| אפליה בצמחייה, בחקלאות או בכיסוי קרקע | נתונים קו-קוטביים וקולטביים כפולים למידע פיזור נוסף |
| מיפוי קרח ים, אוקיינוס או שיטפונות | בחרו מצבים מבוססי HH או VV בהתאם לפס, זווית פגיעה ושיטה מאומתת |
| סיווג מתקדם או פירוק פיזור | קוואד-פול מלא כאשר נדרש מידע ארבעה ערוצים מכויל פאזה |
המצב הטוב ביותר הוא ספציפי ליישום. מהנדסים צריכים להשוות את תוכן המידע עם כיסוי, רזולוציה, יחס אות לרעש, נתיב, זמן ביקור חוזר, משאבי עיבוד ויכולת כיול.
שיקולי אנטנה ותדר רדאר עבור מכ"ם פולארימטרי
מדידות פולרימטריות אמינות תלויות ביותר מאשר אלגוריתם העיבוד. האנטנה ושרשרת ה-RF חייבות לשמור על ביצועים יציבים בשני ערוצי הקיטוב. פרמטרים חשובים כוללים:
- תדר פעולה ורוחב פס מיידי;
- איזון בין הגבר לדפוס הקרינה בין יציאות H ו-V;
- בידוד בין נמלים ואפליה בין קוטביים;
- יציבות אמפליטודה ופאזה;
- VSWR, ממשק מחבר וכיול כבלים;
- יישור אנטנה, גיאומטריית הרכבה ומישור ייחוס כיול.
אספקת RF MISOאנטנות צופר כפולות מקוטבות, אנטנות צופר כפולות מקוטבות בפס רחבופתרונות אנטנת RF אחרים עבור מכ"ם, מדידה ועבודות אינטגרציה של מערכות. בחירת הדגם צריכה להתבסס תמיד על גיליון הנתונים הנוכחי ודרישות הבדיקה המלאות.
שאלות נפוצות
איזו אות מופיעה ראשונה בקוד קיטוב SAR?
האות הראשונה מזהה את הקיטוב המשודר והשנייה מזהה את הקיטוב הנקלט. HV פירושו שידור אופקי וקליטה אנכית.
מה ההבדל בין SAR דו-קוטבי ל-SAR מרובע-קוטבי?
דו-פולרי מקליט שני ערוצים, בדרך כלל HH+HV או VV+VH. קוואד-פול מקליט HH, HV, VH ו-VV ושומר על הקשרים הדרושים לניתוח פולרימטרי מלא.
האם קיטוב SAR אחד תמיד עדיף?
לא. המצב השימושי ביותר תלוי במטרה, באורך גל המכ"ם, בזווית הפגיעה, ברזולוציה, בתנאי הסביבה ובמטרת העיבוד.
מדוע ערוצי קרוס-פול שימושיים?
HV או VH יכולים לחשוף פיזור שמשנה את הקיטוב של האירוע, במיוחד פיזור נפחי ומטרות מורכבות מבחינה מבנית כמו צמחייה.
מַסְקָנָה
קיטוב SAR שולט באופן שבו מכ"ם מאיר מטרה וכיצד השדה המוחזר נמדד. HH ו-VV הם ערוצים מקוטבים יחד, בעוד ש-HV ו-VH מקוטבים צולבים. חד-קוטבי מציע יעילות, דו-קוטבי מוסיף אפליה, וקוואדי-קוטבי מלא מספק את מערך הנתונים הפולרימטרי הליניארי השלם ביותר. תוצאות מדויקות דורשות התחשבות יחד במצב הרכישה, מערכת האנטנה, שיטת הכיול ודרישות היישום.
לבחירת אנטנה או תמיכה במדידת RF פולרימטרית, עיינו ב- RF MISOיכולת בדיקת אנטנה or צרו קשר עם צוות RF MISO.
הפניות וקריאה נוספת
למידע נוסף על אנטנות, אנא בקרו באתר:
זמן פרסום: 28 ביוני 2024
