Polarización SARDescribe la orientación del campo electromagnético transmitido y recibido por un sistema de radar de apertura sintética (SAR). Debido a que las diferentes superficies y estructuras dispersan los campos horizontales y verticales de manera distinta, la polarización es una de las variables más útiles para interpretar las imágenes SAR.
Esta guía explica los cuatro canales de polarización lineal (HH, HV, VH y VV) y los tres modos de adquisición más comunes: polarización simple, polarización dual y polarización completa (cuádruple). También describe cómo los ingenieros eligen el modo adecuado para la teledetección, las pruebas de radar y la evaluación de sistemas de antenas.
¿Qué es la polarización SAR?
La mayoría de los sistemas SAR espaciales utilizan polarización lineal horizontal (H) y vertical (V). Un código de canal de dos letras identifica primero la polarización transmitida y luego la recibida. Por ejemplo, HH significa transmisión horizontal y recepción horizontal, mientras que HV significa transmisión horizontal y recepción vertical.
La polarización es importante porque un objetivo puede conservar la polarización incidente, rotarla o despolarizar parte de la señal reflejada. La rugosidad de la superficie, la geometría, las propiedades dieléctricas, la longitud de onda, el ángulo de incidencia y la estructura interna influyen en la retrodispersión medida. Por lo tanto, la polarización debe interpretarse junto con la banda de frecuencia, la geometría de observación y los datos de imagen calibrados.
¿Qué significan HH, HV, VH y VV?
| Canal | Transmitir | Recibir | Clasificación |
|---|---|---|---|
| HH | Horizontal | Horizontal | Copolarizado |
| HV | Horizontal | Vertical | Polarización cruzada |
| VH | Vertical | Horizontal | Polarización cruzada |
| VV | Vertical | Vertical | Copolarizado |
Los canales HH y VV son copolarizados porque las polarizaciones de transmisión y recepción son iguales. Los canales HV y VH son de polarización cruzada porque la polarización de recepción es ortogonal a la polarización de transmisión. En un sistema monostático recíproco calibrado, las respuestas de HV y VH suelen ser similares, pero ambos canales se conservan en las mediciones polarimétricas completas.
Los tres modos principales de polarización SAR
1. Polarización simple
La adquisición de polarización única registra un solo canal, generalmente HH o VV. Ofrece un menor volumen de datos y un procesamiento más sencillo cuando un canal validado es suficiente. La limitación radica en que un solo canal proporciona menos información sobre los mecanismos de dispersión y la estructura del objetivo.
2. Polarización dual
La adquisición de doble polarización registra dos canales. Las combinaciones más comunes incluyen HH+HV y VV+VH, donde el radar transmite una polarización y recibe señales de retorno tanto copolarizadas como cruzadas. Algunos sistemas también admiten un par copolarizado, como HH+VV. Los datos de doble polarización proporcionan una discriminación útil, a la vez que mantienen la velocidad de datos y los requisitos de procesamiento más manejables que la polarimetría completa. La ESA afirma que Sentinel-1 admite VV+VH o HH+HV en sus esquemas de doble polarización.
3. Polarización completa o cuádruple
El radar de apertura sintética polarimétrico completo registra las señales HH, HV, VH y VV como canales complejos. Un radar clásico de cuatro polarizaciones transmite las señales H y V en secuencia y recibe las señales de retorno de ambas, conservando la amplitud y la información de fase relativa. Esto permite el análisis de la matriz de dispersión y la descomposición, clasificación y caracterización detalladas del objetivo.
La contrapartida es una mayor complejidad del sistema, una mayor exigencia de calibración, un mayor volumen de datos y un mayor esfuerzo de procesamiento. Dependiendo del sensor, la operación con polarización completa también puede implicar una franja de barrido más estrecha o diferentes restricciones de adquisición. La polarización compacta es otra arquitectura SAR válida, pero se distingue de los modos lineales tradicionales de polarización simple, doble y cuádruple que se analizan aquí.
Polarización conjunta frente a polarización cruzada
Los canales copolarizados suelen conservar fuertes reflejos de superficies y estructuras que mantienen la polarización transmitida. Los reflejos de polarización cruzada indican que el proceso de dispersión modificó parte del estado de polarización debido a la dispersión volumétrica, reflexiones múltiples, geometría compleja o estructura anisotrópica.
- Aguas tranquilas y superficies lisas:A menudo aparecen oscuras cuando la mayor parte de la energía se refleja lejos del radar; la rugosidad, el viento y el ángulo de incidencia pueden aumentar la retrodispersión.
- Vegetación:Las ramas, los troncos y las hojas generan dispersión volumétrica, por lo que los canales de polarización cruzada pueden aportar información estructural valiosa.
- áreas urbanas:Los edificios y las superficies del suelo pueden generar fuertes retornos de polarización paralela y dispersión de doble rebote, dependiendo de la orientación y la geometría de la imagen.
- Suelo, nieve y hielo:La humedad, la rugosidad, la profundidad, la longitud de onda y la estructura interna influyen en la respuesta de polarización.
Se trata de principios de interpretación, no de reglas universales. No se debe seleccionar un canal independientemente de la banda de radar, el ángulo de incidencia, la resolución, la estación del año y la calidad de la calibración.
Cómo elegir un modo de polarización SAR
| Requisito | Punto de partida práctico |
|---|---|
| Monitoreo de área extensa o volumen de datos limitado | Polarización simple cuando un canal validado cumple con el objetivo de detección. |
| Discriminación de vegetación, agricultura o cobertura del suelo | Datos de polarización paralela y cruzada de doble polarización para obtener información adicional sobre la dispersión. |
| Mapas de hielo marino, océanos o inundaciones | Seleccione los modos basados en HH o VV según la banda, el ángulo de incidencia y el método validado. |
| Clasificación avanzada o descomposición por dispersión | Polarización cuádruple completa cuando se requiere información de cuatro canales calibrada en fase. |
El modo óptimo depende de la aplicación. Los ingenieros deben comparar el contenido de la información con la cobertura, la resolución, la relación señal-ruido, el ancho de banda, el tiempo de revisita, los recursos de procesamiento y la capacidad de calibración.
Consideraciones sobre antenas y radiofrecuencia para radar polarimétrico
Las mediciones polarimétricas fiables dependen de algo más que el algoritmo de procesamiento. La antena y la cadena de RF deben mantener un rendimiento estable en ambos canales de polarización. Los parámetros importantes incluyen:
- frecuencia de funcionamiento y ancho de banda instantáneo;
- Equilibrio entre la ganancia y el patrón de radiación entre los puertos H y V;
- aislamiento de puerto a puerto y discriminación de polaridad cruzada;
- estabilidad de amplitud y fase;
- ROE, interfaz del conector y calibración del cable;
- Alineación de la antena, geometría de montaje y plano de referencia de calibración.
Suministros RF MISOantenas de bocina de doble polarización, Antenas de bocina de banda ancha con doble polarizacióny otras soluciones de antenas de radiofrecuencia para radar, medición e integración de sistemas. La selección del modelo siempre debe basarse en la hoja de datos vigente y en los requisitos de prueba completos.
Preguntas frecuentes
¿Qué letra va primero en un código de polarización SAR?
La primera letra identifica la polarización transmitida y la segunda, la polarización recibida. HV significa transmisión horizontal y recepción vertical.
¿Cuál es la diferencia entre los radares SAR de doble polarización y de cuádruple polarización?
La polarización dual registra dos canales, generalmente HH+HV o VV+VH. La polarización cuádruple registra HH, HV, VH y VV, y conserva las relaciones necesarias para un análisis polarimétrico completo.
¿Existe siempre la mejor polarización SAR?
No. El modo más útil depende del objetivo, la longitud de onda del radar, el ángulo de incidencia, la resolución, las condiciones ambientales y el objetivo del procesamiento.
¿Por qué son útiles los canales de polarización cruzada?
Las técnicas HV o VH pueden revelar dispersión que modifica la polarización incidente, especialmente la dispersión volumétrica y objetivos estructuralmente complejos como la vegetación.
Conclusión
La polarización del radar de apertura sintética (SAR) controla cómo ilumina el objetivo y cómo se mide el campo reflejado. Los canales HH y VV están copolarizados, mientras que los canales HV y VH están polarizados de forma cruzada. La polarización simple ofrece eficiencia, la polarización dual aumenta la discriminación y la polarización cuádruple completa proporciona el conjunto de datos polarimétricos lineales más completo. Para obtener resultados precisos, es necesario considerar conjuntamente el modo de adquisición, el sistema de antena, el método de calibración y los requisitos de la aplicación.
Para la selección de antenas o el soporte para mediciones de RF polarimétricas, consulte la documentación de RF MISO.capacidad de prueba de antenas or Contacta con el equipo de RF MISO.
Referencias y lecturas adicionales
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Fecha de publicación: 28 de junio de 2024
