Sintezētās apertūras radars

Sintezētās apertūras radars (SAR) ir radara tips, kuru izmanto, lai izveidotu objekta, piemēram, Zemes virsmas, attēlus. Objekts var būt reprezentēts gan 2D, gan 3D. Izmantojot šo radaru, ir iespējams iegūt Zemes virsmas radiolokācijas attēlus, neņemot vērā meteoroloģiskos apstākļus un Saules starojumu.

SAR tehnoloģijas izmanto dažādiem nolūkiem. Piemēram:

 Veģetācijas monitorings 
 Ģeoloģiska un topogrāfiska kartēšana 
 Okeāna un ledāju monitorings
 Ārkārtas situāciju monitorings
 Kuģu kontrole

Pamatprincipi

Attēla veidošana 

Zondēšanas process sākas, kad SAR sūta impulsus zemes virsmas virzienā. Starp impulsu un zemes virsmu notiek savstarpēja iedarbība, tas absorbējas, daļa impulsa atstarojas sensora virzienā. Līdz uztveršanas ierīcei impulss nonāk ar aizkavēšanos. Rezultātā signāls ir komplekss un pēc īpašas apstrādes no tā var iegūt divus radiolokācijas attēla parametrus - amplitūdu (spilgtumu) un fāzi (tieši saistīta ar aizkavēšanos un sensora viļņa garumu). Turpmāk fāzi var izmantot augstuma mērīšanai ar precizitāti līdz metra vienībai un pamatvirsmas telpiskās nobīdes mērīšanai ar precizitāti līdz centimetriem un pat milimetriem.

Sānu pārskata radiolokatora antenas nosaka maksimāli iespējamo telpisko izšķirtspēju azimutālajā virzienā: jo garāka antena, jo labāka izšķirtspēja. Atšķirībā no parastā sānu pārskata radiolokatora, SAR iegūst augstu telpisko izšķirtspēju azimutālajā virzienā, veidojot sintezētu apertūru. Sintezētas apertūras veidošanas princips ir balstīts uz signāla uztveršanu no viena un tā paša apvidus punkta diezgan lielā SAR pārvadātāja lidojuma posmā. Šādi uztverot signālu, pateicoties pārvadātāja kustībai, izveidojas mākslīgs antenas lineārā atvēruma palielinājums (sintezēšana).

Sintēze 
Apertūras sintēze.
Metode, kura ļauj iegūt augstu leņķisku izšķirtspēju
izmantojot radiointerferometra mērījumu rezultātu sintēzi.
Radiointerferometrs sastāv no divām mazām apertūrām, kuras
pārvietojas lielākas apertūras ietvaros, un korelācijas
uztvērēja. Mērīšanas rezultāts, izmantojot apertūras
sintēzi ir analoģisks mērīšanai izmantojot lielas apertūras
antenu. Apertūras sintēzē ir veikts milzīgs operāciju skaits,
pie dažādām elementu pozīcijām un rezultāti summējas ar
konkrētam fāzēm un svariem.

Vēsture 
Apertūras sintēzes
metodi pirmo reizi piedāvāja M. Rails, 1952. gadā. Viņš
izmantoja šo metodi, pētot Galaktikas radiostruktūru. 1974. gadā
Rails kopā ar E. Hjūišu saņēma Nobela balvu par “Novatoriskiem
pētījumiem astrofizikā”. Lielāku izplatību metode ieguva
radioastronomijā un radiolokācijā. Radioastronomijā apertūras
sintēzi izmanto tādēļ, ka nav iespējas uztaisīt antenu ar
nepieciešamo apertūru.

Pirmie darbi ar apertūras
sintēzes izmantošanu mazām kustīgām antenām tika veikti
1954. gadā, Kembridžā (Lielbritānija). 1956. gadā, Sidnejā
(Austrālija) pirmo reizi tika izmantota zemes rotācija divdimensiju
režģa sintēzei ar lineāra režģa palīdzību. Viena no
slavenākajām apertūras sintēzes sistēmām – antenu režģis VLA
(Very Large Array), kura atrodas  Ņūmeksikas štatā (ASV) un
uzcelta 1981. gadā.

Joslas 
Ņemot vērā to, ka mikroviļņi mijiedarbojas ar atmosfēru un zemi, ir vērts izmantot tikai dažādas frekvenču joslas zemes pārseguma kartēšanai. Joslas ir attēlotas attēla Viļņa garums ietekmē iespiešanās dziļumu un nepieciešamā objekta lielumu. Kā piemēru joslu izmantošanai apskatīsim meža veģetācijas kartēšanu. Izmantojot īsos viļņus (3 cm X-josla) mikroviļņu enerģija mijiedarbojas ar koku lapotnes kroņu virsmām un enerģija izkliedējas dēļ mazākiem kroņu elementiem (koku lapām, maziem zariem). Tāpēc pie šādiem viļņa garumiem visa enerģija atstarojas galvenokārt no kroņu virsmām. Ja izmanto garos viļņus (74 cm P – josla), tie iziet caur kroņiem un atstarojas no lieliem objektiem, tādiem ka lieli zari, stumbri un zemes virsma.

Atsauces 

Radars