![Page 1: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/1.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Estudi i especificació d’un sistema SAR orbital compacte
Autor: Albert García Mondéjar
Remote Sensing Lab (RSLab)Departament de Teoria de Senyal i Comunicacions
(TSC)Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Barcelona (SPAIN)
Director: Paco López Dekker
Gener 2009
Projecte Final de Carrera
![Page 2: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/2.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
SAR - Synthetic Aperture Radar
Un SAR és un tipus de radar que utilitza el processament de senyal per obtenir imatges d’alta resolució.
![Page 3: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/3.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Índex
1. Introducció
2. Consideracions del sistema
3. Definició del procés de disseny
4. Proposta de missió
5. Conclussions i línies de futur
1/39
![Page 4: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/4.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció
1. Introducció
2. Consideracions del sistema3. Definició del procés de disseny4. Proposta de missió5. Conclussions i línies de futur
- Context global- Context del projecte- Propòsit i limitacions de l’estudi- Aplicacions d’un SAR orbital
2/39
![Page 5: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/5.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció1978
Missió SEASAT
Altitud 800 Km
Massa Satèl·lit 2,3 Tn
Banda Freqüencial L
Tamany Antena 10.7x2.2 m2
Amplada Swath 100 Km
3/39
Context global
![Page 6: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/6.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció1978
Missió SEASAT ERS -1 ERS -2 RADARSAT-1 ENVISAT ALOS
Altitud 800 Km 785 Km 785 Km 798 Km 790 Km 700 Km
Massa Satèl·lit 2,3 Tn 2,1 Tn 2,5 Tn 2,7 Tn 8,2 Tn 4,0 Tn
Banda Freqüencial L C C C L
Tamany Antena 10.7x2.2 m2 10x1 m2 15x1.5 m2 10x1.3m2 8.9x3.1m2
Amplada Swath 100 Km 102.5 Km 100 Km 105 Km 70 Km
1991 1995 2002 2006
3/39
Context global
![Page 7: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/7.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció Context global2007
RADARSAT-2 TERRASAR-X ASTROLITE SENTINEL-1 MAPSAR Missió
798 Km 514 Km 500 Km 693 Km 600 Km Altitud
2,2 Tn 1,0 Tn 0,5 Tn 2,3 Tn 0,5 Tn Massa Satèl·lit
C X X C L Banda Freqüencial
15x1.37 m2 4.8x0.7 m2 4.1x1.2m2 12.3x0.84m2 7.5x5m2 Tamany Antena
100 Km 30 Km 20 Km 80 Km 30 Km Amplada Swath
2010 2011 20132009
4/39
![Page 8: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/8.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció
PCOTPrograma Catalàd’Observació de la Terra
ICCInstitut Cartogràficde Catalunya
Universitat Politècnica deCatalunya
Departament deTeoria del Senyali Comunicacions
Context del projecte
5/39
![Page 9: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/9.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció
SARMISPSARMISP“SAR MIssions on Small Platforms”
1. Missions SAR actuals i futures2. Tècniques de baix consum de potència:
Radiòmetres i SAR biestàtic3. Aplicacions amb SAR4. Configuració d’un SAR i principals
paràmetres
5/39
PCOTPrograma Catalàd’Observació de la Terra
ICCInstitut Cartogràficde Catalunya
Universitat Politècnica deCatalunya
Departament deTeoria del Senyali Comunicacions
Context del projecte
![Page 10: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/10.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció
SARMISPSARMISP“SAR MIssions on Small Platforms”
1. Missions SAR actuals i futures2. Tècniques de baix consum de potència:
Radiòmetres i SAR biestàtic3. Aplicacions amb SAR4. Configuració d’un SAR i principals
paràmetres
5/39
PCOTPrograma Catalàd’Observació de la Terra
ICCInstitut Cartogràficde Catalunya
Universitat Politècnica deCatalunya
Departament deTeoria del Senyali Comunicacions
Context del projecte
![Page 11: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/11.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció Propòsit i limitacions de l’estudi
1. Identificar els paràmetres que defineixen el nostre sistema.
2. Sistematitzar possibles fluxos de disseny del sistema.
3. Quantificar el concepte de “compacte”.
4. Realitzar un possible disseny.
1. Basar l’estudi en les missions actuals.
2. No proposar nous conceptes de SAR.
PropòsitPropòsit LimitacionsLimitacions
6/39
![Page 12: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/12.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
100 m
10 m
1 m
P L S C X K
1. Introducció Aplicacions OperacionalsResolució [log]
Banda de freqüència
7/39
![Page 13: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/13.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2. Consideracions del Sistema
1. Introducció2. Consideracions del sistema
3. Definició del procés de disseny4. Proposta de missió5. Conclussions i línies de futur
- Geometria d’un SAR orbital- Resolucions - Sensitivitat- Antena- PRF- Ambigüitats
8/39
![Page 14: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/14.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Geometria d’un SAR orb.2. Consideracions del Sistema
• Com més baixa sigui l’òrbita menys potència s’haurà de transmetre. També tindrem més problemes de fricció atmosfèrica.• El límit de les missions actuals es troba al voltant de 500 km.
Altitud (h)
• És l’angle entre el feix del radar i el nadir.• Per valors petits tenim més backscatter però menys resolució en range i swath.
Angle d’incidència ()
9/39
Velocitat orbital (Vs)• Considerem velocitat constant.• Només dependrà de l’altitud del satèl·lit.
![Page 15: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/15.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2. Consideracions del Sistema
10/39
Trajectòria
Geometria d’un SAR orb.
Imatge TerraSAR-X de Barcelona en mode SpotLight
![Page 16: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/16.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Resolucions2. Consideracions del Sistema
,2 singr
c
B
Resolució en Range
• Dependència amb l’angle d’incidència i l’ample de banda de transmissió (B)
• Més ample de banda disponible(legal y tecnològicament)a altes freqüencies
• Per augmentar la resolució en range és necessari transmetre més potència
11/39
![Page 17: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/17.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
• Resolució en Azimut pel modestrip map:
• Podem augmentar la resolucióamb altres modes com el spot-lightamb els inconvenients de:
• Reducció de cobertura• Més complexitat del sistema
2. Consideracions del Sistema
Resolució en Azimut
,2az
az
L
12/39
Resolucions
![Page 18: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/18.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Sensitivitat2. Consideracions del Sistema
2 30 0
1 3 32(4 ) ( )ant avg t gr
B sys s
P GSNR
R k T V
Equació Radar
La relació senyal-soroll depen de:
• Potència transmesa mitjana• Guany i eficiència de l’antena• Longitud d’ona (major SNR a freqüencies més baixes)• Reflectivitat superficial (asumint blancs distribuïts)• Resolució en Range (més resolució implica més Poténcia)• Distància al blanc• Velocitat orbital (més gran com més baixa sigui l’orbita)• Temperatura del sitema (depén de la figura de soroll del receptor)
3 3
0, 2 30
2(4 ) ( )B sys sne
ant avg t gr
R k T V
P G
• Normalment la sensitivitat s’expresa com a Noise equivalent 0
13/39
![Page 19: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/19.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Antena SAR2. Consideracions del Sistema
• Límit inferior de l’àrea de l’antena• No depèn de les resolucions ni de lasensitivitat• És el punt de partida a l’hora d’establir la mida màxima de l’antena
Antenna SAR Envisat 15 x 1.3 m2
2
4 effAG D
• Guany de l’antena
4· tanseff
VA
c
• Àrea efectiva mínima
14/39
![Page 20: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/20.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
PRF2. Consideracions del Sistema
Interferències en NadirInterferències en Transmissió
15/39
• Es produeixen quan rebem ecos i estem transmetent polsos
• Es produeixen quan rebem simultàniament l’eco del nadir, degut als lòbuls secundaris, iels ecos de la senyal útil
![Page 21: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/21.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2. Consideracions del Sistema
Interferències en NadirInterferències en Transmissió
N
p 1
2h c + j PRF> 2R
2h c +2 + j PRF < 2R
c
c 1 P RPFrac 2R .PRF c PRF>
N RPFrac 2R .PRF c PRF<1 PRF
1 NInt 2R .PRF =Int 2R .PRF cc
• Menys PRF vàlides com més augmentemla PRF i com més gran sigui l’angled’incidència.
• El límit inferior de les PRF vindrà donatper les ambigüitats.
min
2 sat
az
VPRF
L
16/39
PRF
![Page 22: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/22.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Ambigüitats2. Consideracions del Sistema
Ambigüitats en Range
• Provocades pels ecos dels polsosanteriors i posteriors a l’eco del pols desitjat
, ·2 PRFi j i
c jR t
2, ,
, 30 , ,sin( )
i j i ji a
j i j i j
GS
R
,
RASRi
i
i ai
S
S
• distàncies que provoquen ambigüitat
• potència dels senyals ecos anteriors i posteriors
2,0 ,0
3,0 ,0sin( )
i ii
i i
GS
R
• potència de la senyal d’interés
17/39
![Page 23: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/23.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2. Consideracions del Sistema
• El mostrejat de l’espectre Dopplera intervals de PRF provoca que tinguem components espectrals dintre del nostre ample de banda de processat (BP)
Ambigüitats en Azimut
• Sacrificant resolució es pot millorar el rebuig a les ambigüitats (fem l’ample de banda de processat més estret)
min
2 satD
az
VB PRF
L
satP
X
VB
P DB B
/ 2
2
0 / 2
/ 2
2
/ 2
·PRF ·
AASR
p
p
p
p
B
m B
B
B
G f m df
G f df
18/39
Ambigüitats
![Page 24: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/24.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2. Consideracions del Sistema
Ambigüitats en Azimut
/ 2
2
0 / 2
/ 2
2
/ 2
·PRF ·
AASR
p
p
p
p
B
m B
B
B
G f m df
G f df
• Ambigüitats són prou importants,
problemes greus a la imatge final.
AASR 20dB
19/39
Ambigüitats
![Page 25: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/25.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2. Consideracions del Sistema
Ambigüitats en Azimut (AASR)
20/39
Ambigüitats
PRF altes per evitar l’aliasing
Ambigüitats en Range (RASR)
PRF baixes per espaiar elspolsos temporalmet
• Escollir per cada angle d’incidència la PRF que proporciona el millor rebuig en azimut i range a la vegada.
![Page 26: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/26.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció2. Consideracions del sistema3. Definició del procés de disseny
4. Proposta de missió5. Conclussions i línies de futur
- Fluxos de disseny- Resultats Terrasar-X- Software
3. Definició del procés de disseny
21/39
![Page 27: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/27.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny Fluxos de disseny
22/39
Laz, Lel
h
f0
i PRF valid
PRF
Swath max
V sat
RASR, AASR
NE
Tant
Pavg
H, v
ae
AefG
PRFmin
PRFmax
az
gr
F
Swath
BR, P
BP, BD
![Page 28: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/28.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny
22/39
Laz, Lel
h
f0
i PRF valid
PRF
Swath max
V sat
RASR, AASR
NE
Tant
Pavg
H, v
ae
AefG
PRFmin
PRFmax
az
gr
F
Swath
BR, P
BP, BD
Fluxos de disseny
![Page 29: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/29.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny
Tant
NE
e
a
F
BP, P
3- Resolutions3- Resolutions3- Resolutions3- Resolutions
Aef
H, v
G
PRFmax PRF valid
PRFmin Swathmax
2- Antenna Parameters2- Antenna Parameters2- Antenna Parameters2- Antenna Parameters
az gr
RASR AASR
5- Ambiguities5- Ambiguities5- Ambiguities5- AmbiguitiesPavg
4- PRF & Swath 4- PRF & Swath 4- PRF & Swath 4- PRF & Swath
6-SNR6-SNR6-SNR6-SNR
Laz, Lel
SNR
h f0i
1- Basic Parameters1- Basic Parameters1- Basic Parameters1- Basic ParametersV sat
Cas amb Cas amb restriccionsrestriccions
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
az gr
RASR AASR
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
23/39
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
![Page 30: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/30.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
az gr
RASR AASR
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
Objectius del dissenyObjectius del disseny
• Paràmetres de qualitat mínimsASRmin ≈ 20dB , σ
NE ≈ -20 dB
• Swath i resolucions adequades a l’aplicació a desenvolupar• antena el més petita possible
24/39
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
![Page 31: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/31.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
az gr
RASR AASR
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
Paràmetres bàsicsParàmetres bàsics
• h: mínima altitud posible•i: àrea de cobertura
• f0: Banda X, C o L depenent de l’aplicació
24/39
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
![Page 32: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/32.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
az gr
RASR AASR
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
2 sinRgr
cB
24/39
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
![Page 33: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/33.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
az gr
RASR AASR
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
Paràmetres d’antenaParàmetres d’antena
• Laz: el doble de la resolució en azimut
• Lel min: mínim segons anàlisi de primer ordre
2azL x
24/39
min
4· tan. s
el az eff
VL L A
c
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
![Page 34: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/34.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
az gr
RASR AASR
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
min
2 sat
az
VPRF
L
PRFPRF
• Definir el marge de valors seleccionableOutputs
Inputs
Fluxos de disseny
24/39
![Page 35: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/35.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
az gr
RASR AASR Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
AmbigüitatsAmbigüitats
• Amb els paràmetres establerts en els pasos anteriors veurem si podem assolir el requeriment de ASR de 20 dB
• Si no podem arribar als 20 dB per tots els angles haurem d’aumentar l’amplada de l’antena i reiterar el procés fins que ho aconseguim
Lel++
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
24/39
![Page 36: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/36.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
az gr
RASR AASR Pavg
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat
PRFmax PRF validPRFmin
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
AmbigüitatsAmbigüitats
• Amb els paràmetres establerts en els pasos anteriors veurem si podem assolir el requeriment de ASR de 20 dB
• Si no podem arribar als 20 dB per tots els angles haurem d’aumentar l’amplada de l’antena i reiterar el procés fins que ho aconseguim
Lel final
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
24/39
![Page 37: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/37.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
az gr
RASR AASR Pavg
PRFmax PRF validPRFmin
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal
SensitivitatSensitivitat
• Establir la potència necessària per tal d’assolir el requeriment de sensitivitat per la resolució decidida
3 3
0, 2 30
2(4 ) ( )B sys sne
ant avg t gr
R k T V
P G
24/39
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
![Page 38: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/38.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat6-Sensitivitat5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats5- Ambiguitats
4- PRF4- PRF4- PRF4- PRF
2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath2- Resolucions i Swath
3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena3- Paràmetres d’antena
1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics1- Paràmetres Bàsics
3. Definició del procés de disseny
Laz, Lel
h f0i
Tante
a
BP, P
V sat
Aef
H, v
G
az gr
RASR AASR Pavg
PRFmax PRF validPRFmin
Swathmax
NE F SNR
Cas Cas IdealIdeal SAR dissenyatSAR dissenyat
24/39
Outputs
Inputs
Fluxos de disseny
![Page 39: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/39.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny Software
S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)
25/39
![Page 40: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/40.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny
INPUTSINPUTS
S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)
25/39
Software
![Page 41: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/41.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)
3. Definició del procés de disseny
25/39
OUTPUTSOUTPUTS
Software
![Page 42: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/42.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny
S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)
26/39
Software
![Page 43: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/43.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny
S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)
INPUTSINPUTS
26/39
Software
![Page 44: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/44.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny
S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)S3D versió Beta (Software for Small Sensor Design)
26/39
OUTPUTSOUTPUTS
Software
![Page 45: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/45.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3. Definició del procés de disseny Resultats Terrasar-X
• Validació del procés de disseny amb paràmetres d’un sensor real• Resultats quasi idèntics al sensor real
RequerimentsRequeriments
27/39
Resultats del redissenyResultats del redisseny
![Page 46: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/46.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció2. Consideracions del sistema3. Definició del procés de disseny4. Proposta de missió
5. Conclussions i línies de futur
- Disseny Orbital- Disseny del SAR- Aplicacions
5. Proposta de missió
28/39
![Page 47: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/47.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió Disseny orbital
29/39
![Page 48: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/48.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió
Altitud 511 km
Angle d’incidència [20,45]º
Requirements de qualitat ASRmin ≈ 20dB , σ NE
≈ -20 dB
f0 banda L, banda C i banda X
Swath 40 i 30 kilometres
gr [m] 3
az [m] 2,5
Lel [m] El menor possible
Laz [m] Màxim 5 metres
Requeriments de la missióRequeriments de la missió
Proposta de sensor
30/39
![Page 49: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/49.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió
Altitud 511 km
Angle d’incidència [20,45]º
Requirements de qualitat ASRmin ≈ 20dB , σ NE
≈ -20 dB
f0 1,3 GHz / banda L 5,3 GHz / banda C 9,65 GHz / banda X
Swath 40 30 40 30 40 30
gr [m] 3 3 3 3 3 3
az [m] 4 3 3 2,5 3 2,5
Areamín [m2] 21,1 5,2 2,85
Lel [m] 3 3,8 1 1,2 0,56 0,7
Laz [m] 8 6 6 5 6 5
Pavg [W] 31 W 34 W 121 W 121 W 212W 196 W
marge PRF [Hz] [2098-4700] [2643-5850] [2666-5760]
Proposta de sensor
31/39
Configuracions per banda L, C i XConfiguracions per banda L, C i X
![Page 50: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/50.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió
Resultats d’ambigüitats per banda XResultats d’ambigüitats per banda X
32/39
Requirements de qualitat ASRmin ≈ 20dB , σ NE
≈ -20 dB
Proposta de sensor
![Page 51: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/51.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió
Resultats d’ambigüitats per banda CResultats d’ambigüitats per banda C
33/39
Proposta de sensor
Requirements de qualitat ASRmin ≈ 20dB , σ NE
≈ -20 dB
![Page 52: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/52.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió
Resultats d’ambigüitats per banda LResultats d’ambigüitats per banda L
34/39
Proposta de sensor
Requirements de qualitat ASRmin ≈ 20dB , σ NE
≈ -20 dB
![Page 53: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/53.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió
Resultats de Potència mitja requerida Resultats de Potència mitja requerida en funció de la resolució en rangeen funció de la resolució en range
Sensor de 30 km
35/39
Proposta de sensor
Requirements de qualitat ASRmin ≈ 20dB , σ NE
≈ -20 dB
Sensor de 40 km
![Page 54: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/54.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió Aplicacions Operacionals
36/39
100 m
10 m
1 m
Resolució [log]
Banda de freqüènciaP L S C X K
![Page 55: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/55.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció2. Consideracions del sistema3. Definició del procés de disseny4. Proposta de missió5. Conclussions i línies de futur
5. Proposta de missió
37/39
![Page 56: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/56.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
5. Conclussions i línies de futur
• NO és viable fer una missió més compacta que una missió del ordre d’un TerraSAR-X amb la tecnologia d’avui en dia.
• La tendència futura és fer sistemes SAR compactes en banda X, podem antena menor.
• El cost al reduïr l’antena és:- es redueix el swath- empitjora el rebuig d’ambigüitats- es necessita més potència
ConclusionsConclusions
38/39
![Page 57: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/57.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
5. Conclussions i línies de futur
39/39
• Introduir nous conceptes de SAR que no s’han contemplat.
• Determinar el pes del sensor per tal d’establir el % del pes del SAR en el satèl·lit.
• Optimització del software.
• Dissenyar els elements que componen el “Ground segment”.
• Considerar alternatives de menor altitud com naus estratosfèriques o avions no tripulats.
Línies de futurLínies de futur
![Page 58: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/58.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
Gràcies per la vostra atenció
![Page 59: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/59.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
![Page 60: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/60.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
![Page 61: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/61.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió
f0 1,3 GHz / banda L 5,3 GHz / banda C 9,65 GHz / banda X
altitud 511 km
angle d’incidència [20,45]º
requirements de qualitat ASRmin ≈ 20dB , σ NE
≈ -20 dB
Swath 30 km
Rg [m] 3
x [m] 4 2’5 2’5
Areamín [m2] 21,1 5,2 2,85
Lel [m] 3,8 1,2 0,7
Laz [m] 6 5 5
marge PRF [Hz] [2651-4655] [3238-5793] [3316-5752]
Pavg [W] 34 W 121 W 196W
Configuracions per banda L, C i XConfiguracions per banda L, C i X
4.2. Proposta de sensor
28/
![Page 62: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/62.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3- Proposta missió
Experimental Applicacions
100 m
10 m
1 m
P L S C X K
Resolució
Banda de freqüencia
![Page 63: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/63.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
4. Proposta de missió Aplicacions Experimentals
36/39
100 m
10 m
1 m
Banda de freqüència
Resolució [log]
P L S C X K
![Page 64: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/64.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
100 m
10 m
1 m
P L S C X KBanda de freqüència
1. Introducció
8/39
Resolució [log]
Aplicacions Experimentals
![Page 65: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/65.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció
PCOTPrograma Catalàd’Observació de la Terra
ICCInstitut Cartogràficde Catalunya
Universitat Politècnica deCatalunya
Departament deTeoria del Senyali Comunicacions
1.1 Context global
5/
• Encoratjar, millorar i promoure la participació de Catalunya en el disseny, desenvolupament i operació d’instrumentació i plataformes d’Observació de la Terra (OT).• Promoure l’interès a Catalunya en el camp de la tecnologia aeroespacial.• Establir col·laboracions i participar en estratègies i projectes d’arreu del món.• Facilitar als usuaris l’accés a la informació d’observació de la Terra.• Potenciar el coneixement i el desenvolupament de metodologies i processos per tal de transformar la informació en coneixement i operativitat.
![Page 66: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/66.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
3- Proposta missió
100 m
10 m
1 m
P L S C X K
Operational ApplicacionsResolució
Banda de freqüencia
![Page 67: Estudi de viabilitat d'un SAR orbital compacte](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062419/558e9e921a28ab4d528b46ed/html5/thumbnails/67.jpg)
Departament de Teoria del Senyal i ComunicacionsRemote Sensing Lab
1. Introducció
2. Consideracions del sistema
3. Definició del procés de disseny
4. S3D versió Beta
5. Proposta de missió
6. Conclussions i línies de futur.
Índex1.1. Contexte global1.2. Propòsit i limitacions de l’estudi1.3 Aplicacions d’un SAR orbital
2.1 Geometria d’un SAR orbital2.2 Resolucions 2.3 Sensibilitat2.4 Antena2.5 Ambigüitats2.6 PRF3.1 Fluxos de disseny3.2 Resultats Terrasar
5.1 Disseny Orbital5.2 Disseny del SAR