Synthetic Aperture Radar

Osmatranje okoliša, kartografija, i vojni sistemi zahtijevaju prikaz velikog područja pri visokoj razlučivosti. Mnogo puta slike moraju biti načinjene po nevremenu ili tijekom noći kao i dana. Synthetic Aperture Radar (SAR) pruža takvu mogućnost. SAR sustavi koriste karakteristike radara poput dalekog prostiranja signala i mogućnosti složenog procesiranja informacije modernih digitalnih elektronskih uređaja u svrhu stvaranja slike visoke razlučivosti. Sintetički radar dopunjuje fotografske i druge optičke mogućnosti slikanja zbog minimalnih ograničenja na doba dana i atmosferske uvjete te zbog jedinstvenih odraza terena i objekata prema radarskim frekvencijama.

Tehnologija Sintetičkog radara pružila je terensku strukturalnu informaciju za geologe u svrhu mineralnoih istraživanja, određivanja granica izljeva nafte na vodi, stanje mora i opasnosti od leda za navigatore, te izviđanje i zacrtavanje informacija za vojne operacije. Postoji mnoge druge potencijalne primjene. Neki od njih, naročito civilne, nisu još adekvatno istražene zato jer su niski troškovi elektronike samo početak prema izradi SAR tehnologije ekonomične za manju uporabu.

Kako radi Synthetic Aperture Radar?

Detaljan opis i teorija rada SAR-a presložena je i izlazi iz okvira ovog teksta. Umjesto toga, namjera ove stranice je dati čitatelju osnovnu informaciju o tome kako SAR radi.

Pogledajte kako je zrakoplovni SAR prikaz okomit naspram kretanja zrakoplova na slici ispod. Tipično, SAR proizvodi dvodimenzionalan (2-D) prikaz. Jedna dimenzija u slici je nazvana domet, daljina (cross track) i je mjera je udaljenosti " linije-pregleda " od radara prema meti. Mjerenje udaljenosti i rezolucije postignuto je kod SAR-a jednako kao i kod većine drugih radara: Domet je određen točnim mjerenjem vremena od odašiljanja impulsa pa do prijema odraza od mete i, kod najjednostavnijeg SAR-a, rezolucija dometa određena je širinom odašiljanog impulsa, npr. uski pojas impulsa poboljšava rezoluciju dometa.
How synthetic aperture radar works

Koncept SAR prikaza

Druga dimenzija je azimut (along track) i okomita je prema daljini, dometu. SAR ima tu sposobnost da stvara razmjerno sjajnu azimutnu rezoluciju koja se razlikuje od drugih radara. Da bismo dobili izvrsnu azimutnu rezoluciju, potrebna je velika antena u svrhu fokusiranja odašiljane i primljene energije u oštar snop. Oštrina snopa definira azimutnu razlučivost. Slično tome, optički sustavi, kao na primjer teleskopi, zahtijevaju velike antene (ogledala ili objektivi koji su poput radarske antene) u svrhu dobivanja dobre razlučivosti prikaza. S obzirom da SAR radi na manjim frekvencijama od optičkih sustava, čak i srednje SAR rezolucije zahtijevaju antene fizički veće nego što je to realno moguće na zračnim platformama: bile su potrebne antene dužine nekoliko stotina metara. Međutim, zrakoplovni radar može skupljati podatke dok leti na određenoj udaljenosti i tada procesirati te podatke kao da oni potječu sa fizički duge antene. Udaljenost koji zrakoplov preleti za sintetiziranje antene poznata je kao sintetički prikaz. Uski sintetički pojas proizlazi iz razmjerno dugog sintetičkog prikaza, koji stvara bolju rezoluciju nego što je to moguće od fizički manje antene. Pod pojmom “prikaz” odnosno “sintetički prikaz” smatra se period odnosno put ili “otvor” koji antena odnosno zračna platforma pređe pri skeniranju odnosno nešto slično poput jednog okretaja (scan) klasične radarske antene.

Postizanje izvrsne azimutne rezolucije također može biti opisano iz gledišta doppler obrade . Položaj mete uzduž putanje leta određuje doppler frekvenciju njene vlastite frekvencije odraza: Mete ispred zrakoplova stvaraju pozitivni doppler offset; mete iza zrakoplova stvaraju negativan offset. Dok zrakoplov prelazi određenu udaljenost (sintetički otvor), odrazi se pretvaraju u brojne doppler frekvencije. doppler frekvencija mete određuje njenu azimutnu poziciju.

SAR radari nisu tako jednostavni kako je opisano u prethodnom tekstu. Odašiljanje kratkih impulsa da bi se stvorila rezolucija dometa općenito nije praktično. Tipično, duži impulsi sa široko-pojasnom modulacijom koji se odašilju kompliciraju procesiranje dometa ali smanjuju vršnu snagu potrebnu za odašiljanje. Jer za čak i srednje azimutne rezolucije, raspon mete prema svakoj lokaciji na sintetičkom prikazu mjenja se uzduž puta sintetičkog radara. Energija reflektirana od mete mora biti " matematički fokusirana " u svrhu nadoknade za ovisnost dometa preko cijelog puta radara za formiranje slike. Dodatno, za sustave kvalitetne rezolucije, obrada dometa i azimuta je spojena (svaki je ovisan o onom drugom) što također uvelike povečava računalnu obradu.