Attività di ricerca svolte nel I anno di Dottorato di...

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Attivit Attivit à à di ricerca svolte nel di ricerca svolte nel I anno di Dottorato di ricerca in I anno di Dottorato di ricerca in TELERILEVAMENTO TELERILEVAMENTO XXII CICLO XXII CICLO Roma, lì 25 Ottobre 2007 Diego Cristallini

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AttivitAttivitàà di ricerca svolte nel di ricerca svolte nel I anno di Dottorato di ricerca in I anno di Dottorato di ricerca in

TELERILEVAMENTO TELERILEVAMENTO ––XXII CICLOXXII CICLO

Roma, lì 25 Ottobre 2007

Diego Cristallini

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 2

Attività di ricerca svolte nel I anno

Elaborazione SAR multi-canale per la cancellazione di interferenze e.m.

Elaborazione SAR multi-canale per miglioramento delle capacità di imaging

Identificazione di change in sequenze di immagini SAR multi-temporali

Outline

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 3

Elaborazione SAR multi-canale per cancellazione di interferenze e.m.

Studio condotto nel’ambito di un progetto di ricerca condotto dal Dipartimento INFOCOM con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI)

Scopo dello studio: valutare la possibilità di implementare una cancellazione adattiva di interferenze e.m. in un SAR space-borne basata su nulling d’antenna

Alcune principali problematiche:

movimento piattaforma durante imaging

numero limitato di canali RX disponibili

posizionamento tempo-variante del nullo d’antenna

necessità di ottimizzazione dei fasci ausiliari

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 4

Le prestazioni delle tecniche di cancellazione basate sul nulling adattivo di antenna dipendono da:

o Numero di canali RX;o Guadagno dei fasci principale ed ausiliari disponibili;o Posizioni dei centri di fase dei fasci;

Lo studio si propone di identificare diversi modi possibili per selezionare fasci di antenna ausiliari, al variare del numero dei canali riceventi disponibili.

L’analisi rientra negli studi per la seconda generazione del SAR di COSMO-SkyMed, di cui ancora non sono note struttura e caratteristiche di antenna.

Si farà quindi riferimento al sensore di prima generazione, ritendendo che i risultati siano largamente validi anche per il sensore di seconda generazione.

Ottimizzazione dei beam per il nulling

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Facendo riferimento alla struttura di massima dell’antenna del SAR di COSMO/SkyMed, si seguiranno due approcci per la selezione dei fasci di antenna:

Aggiungere all’antenna principale unoo più fasci ausiliari; ciascuno connesso

ad un diverso canale ricevente

Suddividere l’antenna, in orizzontale o in verticale, in sub-array ciascuno

connesso ad un canale ricevente

Approccio A Approccio B

Ottimizzazione dei beam per il nulling (1/2)

daz

d el

daz

d el

SPAN 3

SPAN 2V

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 6

Ottimizzazione dei beam per il nulling (2/2)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

5

10

15

20

25

30

35

40

45

φJ° (azimuth plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - SPAN34 AUX - SPAN5

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

θJ° (elevation plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - SPAN34 AUX - SPAN5

Le configurazioni Le configurazioni SPAN#SPAN# mostrano mostrano una limitata capacituna limitata capacitàà di di

cancellazione nel piano di cancellazione nel piano di azimuthazimuth(a causa della (a causa della direttivitdirettivitàà dei canali) dei canali) e nulla nel piano di elevazione (a e nulla nel piano di elevazione (a causa dei centri di fase dei canali causa dei centri di fase dei canali

allineati su tale piano)allineati su tale piano)

Per la configurazioni SPAN2v Per la configurazioni SPAN2v accade il contrario, una limitata accade il contrario, una limitata

capacitcapacitàà di cancellazione nel piano di cancellazione nel piano di elevazione (a causa della di elevazione (a causa della

direttivitdirettivitàà dei canali) e nulla nel dei canali) e nulla nel piano di piano di azimuthazimuth (a causa dei (a causa dei

centri di fase dei canali allineati su centri di fase dei canali allineati su tale piano)tale piano)

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Nel caso della disponibilità di un solo canale ausiliario le configurazioni di antenna analizzate sono:

1 Canale Ausiliario

dazd e

l

daz

d el

daz

d elOMNI4

TILE

OMNI1

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1 Canale Ausiliario: piano di azimuth (1/2)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

φDOA

° (azimuth plane)

An

ten

na

gai

n (

dB

)

Cosmo Sky-Med (Taz: None, Tel: None)1x1 (Omnidirectional)2x2 (Omnidirectional)1 TILE

OMNI1OMNI4TILE

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 9

1 Canale Ausiliario: piano di azimuth (2/2)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

5

10

15

20

25

30

35

40

45

φJ° (azimuth plane)

SIN

R (

dB

)

1 AUX - 1TILE1 AUX - 1x11 AUX - 2x2

Il canale ausiliario 1 TILE Il canale ausiliario 1 TILE soffre di capacitsoffre di capacitàà di di

cancellazione degradate in cancellazione degradate in prossimitprossimitàà degli zeri del suo degli zeri del suo

pattern di antenna.pattern di antenna.

I canali ausiliari ad ampio I canali ausiliari ad ampio beambeam (OMNI1 e (OMNI1 e OMNI4) soffrono di capacitOMNI4) soffrono di capacitàà di di

cancellazione degradate in ampie zone cancellazione degradate in ampie zone nellnell’’intorno della direzione di puntamento intorno della direzione di puntamento

dovute alla necessitdovute alla necessitàà di amplificare il di amplificare il segnale ricevuto sul canale ausiliario.segnale ricevuto sul canale ausiliario.

85 90 95-50

0

50

DOA of the interference - azimuth plane (degree)

SIN

R (

dB

)1 aux ch. - 1 radiating element1 aux ch. - 1 sub-array (48x8)1 sub-arrary azimuth patternJNR=40 dB

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 10

1 Canale Ausiliario: piano di elevazione (1/2)

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

θDOA

° (elevation plane)

An

ten

na

gai

n (

dB

)

Cosmo Sky-Med (Taz: None, Tel: None)1x1 (Omnidirectional)2x2 (Omnidirectional)1 TILE

OMNI1OMNI4TILE

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 11

1 Canale Ausiliario: piano di elevazione (2/2)

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

θJ° (elevation plane)

SIN

R (

dB

)

1 AUX - 1x1 (Omnidirectional)1 AUX - 2x2 (Omnidirectional)1 AUX - 1TILE

-15 -10 -5 0 5 10 150

5

10

15

20

25

30

35

40

45

θJ° (elevation plane)

SIN

R (

dB

)

1 AUX - 1x1 (Omnidirectional)1 AUX - 2x2 (Omnidirectional)1 AUX - 1TILE

Analogamente a quanto Analogamente a quanto osservato nel piano di osservato nel piano di

azimuthazimuth, il canale , il canale ausiliario 1 TILE soffre di ausiliario 1 TILE soffre di capacitcapacitàà di cancellazione di cancellazione degradate in prossimitdegradate in prossimitàà

degli zeri del suo pattern degli zeri del suo pattern di antenna.di antenna.

Analogamente a quanto osservato nel piano Analogamente a quanto osservato nel piano di di azimuthazimuth, i canali ausiliari ad ampio , i canali ausiliari ad ampio beambeam(OMNI1 e OMNI4) soffrono di capacit(OMNI1 e OMNI4) soffrono di capacitàà di di

cancellazione degradate in ampie zone cancellazione degradate in ampie zone nellnell’’intorno della direzione di puntamento intorno della direzione di puntamento

dovute alla necessitdovute alla necessitàà di amplificare il segnale di amplificare il segnale ricevuto sul canale ausiliario.ricevuto sul canale ausiliario.

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 12

Nel caso in cui sia possibile applicare una pesatura per entrambi i piani di antenna e considerando sempre la disponibilità di due canali ausiliari le configurazioni di antenna analizzate sono:

OMNI1 + 1TILE;OMNI4dir + 1TILE;OMNI4dir + ½ PANNELLO (4 tiles);BOTTOM (W) + LEFT (W);OMNI4dir + 9x5;OMNI4dir + 11x3;30x1 + 1x16.

La funzione di peso considerata è una Taylor con SLR=-25dB e 6 lobi controllati sia per azimuth (applicata a sub-array) che per l’elevazione.

2 Ausiliari con antenna pesata

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 13

2 Ausiliari con antenna pesata: azimuth (1/2)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

φDOA

° (azimuth plane)

An

ten

na

gai

n (

dB

)

Cosmo Sky-Med (Taz: Taylor 25dB, Tel: Taylor 25dB)OMNI4dir30x11x1611x3

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 14

2 Ausiliari con antenna pesata: azimuth (2/2)

Nel caso di uso della Nel caso di uso della pesatura la configurazione di pesatura la configurazione di antenna 30x1 + 1x16 permette antenna 30x1 + 1x16 permette

di ottenere una buona di ottenere una buona cancellazione cancellazione

delldell’’interferente anche sui interferente anche sui primi lobi laterali primi lobi laterali delldell’’antenna SAR.antenna SAR.

Anche la configurazione OMNI4dir + Anche la configurazione OMNI4dir + 11x3 mostra buone capacit11x3 mostra buone capacitàà di di

cancellazione con perdite contenute cancellazione con perdite contenute entro i 4 entro i 4 dBdB rispetto al guadagno di rispetto al guadagno di

integrazione ottenibile in assenza di integrazione ottenibile in assenza di interferenze e pesatura di antenna.interferenze e pesatura di antenna.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 18040

41

42

43

44

45

46

47

φJ° (azimuth plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - OMNI4dir + 11x32 AUX - 30x1+ 1x16

80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 10040

41

42

43

44

45

46

47

φJ° (azimuth plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - OMNI4dir + 11x32 AUX - 30x1+ 1x16

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 15

2 Ausiliari con antenna pesata: elevazione (1/2)

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

θDOA

° (elevation plane)

An

ten

na

gai

n (

dB

)

Cosmo Sky-Med (Taz: Taylor 25dB, Tel: Taylor 25dB)OMNI4dir30x11x1611x3

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 16

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 10040

41

42

43

44

45

46

47

θJ° (elevation plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - OMNI4dir + 11x32 AUX - 30x1+ 1x16

-15 -10 -5 0 5 10 1540

41

42

43

44

45

46

47

θJ° (elevation plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - OMNI4dir + 11x32 AUX - 30x1+ 1x16

Nel caso di uso della pesatura Nel caso di uso della pesatura la configurazione di antenna la configurazione di antenna

30x1 + 1x16 permette di 30x1 + 1x16 permette di ottenere una buona ottenere una buona

cancellazione dellcancellazione dell’’interferente interferente anche sui primi lobi laterali anche sui primi lobi laterali

delldell’’antenna SAR.antenna SAR.

Anche la configurazione OMNI4dir + Anche la configurazione OMNI4dir + 11x3 mostra buone capacit11x3 mostra buone capacitàà di di

cancellazione con perdite contenute cancellazione con perdite contenute entro i 4 entro i 4 dBdB rispetto al guadagno di rispetto al guadagno di

integrazione ottenibile in assenza di integrazione ottenibile in assenza di interferenze e pesatura di antenna.interferenze e pesatura di antenna.

2 Ausiliari con antenna pesata: elevazione (2/2)

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 17

2 Canali Ausiliari: confronto antenna pesata e non

Il confronto delle prestazioni Il confronto delle prestazioni ottenibili con la configurazione di ottenibili con la configurazione di

antenna 30x1 + 1x16 nel caso di antenna 30x1 + 1x16 nel caso di antenna SAR pesata o no antenna SAR pesata o no

permette di osservare il guadagno permette di osservare il guadagno ottenibile sui primi lobi laterali.ottenibile sui primi lobi laterali.

Di contro si ha una perdita, Di contro si ha una perdita, inferiore ad 1dB, dovuta inferiore ad 1dB, dovuta

allall’’efficienza della pesatura efficienza della pesatura imposta.imposta.

80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 10030

32

34

36

38

40

42

44

46

φJ° (azimuth plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - 30x1 + 1x16 - Tapering: No2 AUX - 30x1+ 1x16 - Tapering: Yes

-15 -10 -5 0 5 10 1530

32

34

36

38

40

42

44

46

θJ° (elevation plane)

SIN

R (

dB

)

2 AUX - 30x1 + 1x16 - Tapering: No2 AUX - 30x1+ 1x16 - Tapering: Yes

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 18

Configurazioni degli ausiliari selezionate

4

3

3

2

Numero Canali RX

sì(sia Azimuth che

Elevazione)

OMNI4 + 21x9 + 30x1 + 1x164AUX-A

sì(sia Azimuth che

Elevazione)30x1 + 1x162AUX-B

sì(sia Azimuth che

Elevazione)OMNI4dir + 11x32AUX-A

sì(sia Azimuth che

Elevazione)OMNI41AUX-A

Pesatura Antenna Main (Taylor 25dB)ConfigurazioneNome

Configurazione

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 19

Enhanced Imaging in sistemi SAR multi-canale (1/2)

Elevata risoluzione in azimuth ed esteso range swath pongono requisiti contrastanti sulla selezione della PRF

Enhanced Imaging: canali riceventi multipli (n) incremento di risoluzione in azimuth& elaborazione coerente e/o della dimensione dello swath

~ 2·LSLS

CANALE SINGOLO IN RX DOPPIO CANALE IN RX

La suddivione dell’antenna in n sottoaperture in RX consente un allargamento del pattern di ciascuna sotto-apertura, consentendo di estendere la apertura sintetica qualora anche il pattern in TX sia opportunamente adattato

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 20

Enhanced Imaging in sistemi SAR multi-canale (2/2)

La frequenza di campionamento in azimuth, dopo ricombinazione dei data stream, è n volte la PRF in trasmissione:

STESSA PRF IN TX & ALLARGAMENTO BEAM IN AZIMUTH IN TX:consente di poter incrementare di un fattore n la banda Doppler senza aliasing

miglioramento della risoluzione in azimuth a parità di dimensione dello swath in range

RIDUZIONE DI UN FATTORE n DELLA PRF IN TX & STESSO AZIMUTH BEAM IN TX: consente di ottenere la stessa banda Doppler con ridotta PRF in TX

miglioramento della dimensione dello swath in range a parità di risoluzione (al fine di rendere effettivo l’incremento della dimensione dello swath, ènecessario un opportuno dimensionamento del pattern in elevazione usato in TX)

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 21

Tecnica di campionamento uniforme (DPC):

campionamento uniforme dei ritornirelazione fissa tra dx, v e PRF

ricostruzione non-ambigua del segnale mediante semplice interleaving dei data streamsimpossibilità di scegliere la PRF in modo da evitare la sovrapposizione tra la ricezione dei ritorni utili e la ricezione dei ritorni dal nadir

dx

vuniformPRF =

v = velocità del sensore

dx = distanza centri di fase delle sotto-aperture

Tecniche di ricostruzione del segnale SAR multi-canale (1/3)

tecnica Displaced Phase Center (DPC) (Currie, 1992)

ricostruzione del segnale da campionamento non uniformeApprocci proposti per l’Enhanced Imaging

× ♦ ×

× ♦ ×

× ♦ ×

dx

dx

= two-way phase center

♦ = TX phase center

= RX phase center

×

× × × × × ×Along Track

× ♦ ×

× ♦ ×

× ♦ ×

dx

dx

= two-way phase center

♦ = TX phase center

= RX phase center

× = two-way phase center

♦ = TX phase center

= RX phase center

×

× × × × × ×Along Track

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 22

Tecnica di campionamento non uniforme:

rimozione del vincolo stringente tra PRF, dx e vacquisizione con PRF “non uniforme” determina un campionamento non uniforme

in azimuth

la corretta ricostruzione del segnale SAR richiede processing addizionale basato sulla applicazione del teorema del campionamento generalizzato (Krieger, Gebert, Moreira 2004)

= two-way phase center

= TX phase center

= RX phase center

× = two-way phase center

= TX phase center

= RX phase center

× ××

× ××

× ××

dx

× ×× ×× × Along Track

dx

× ×× ×× ×

dx≠

Tecniche di ricostruzione del segnale SAR multi-canale (2/3)

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 23

PROBLEMA: controllo del livello delle ambiguità in azimuth:

utilizzando questa seconda tecnica di ricostruzione del segnale e lavorando con valori di PRF “non uniformi”, la risultante immagine

SAR è soggetta ad una degradazione di qualità dovuta all’incremento del livello delle ambiguità in azimuth

Al fine di misurare il livello di degradazione dell’immagine dovuto alle ambiguità in azimuth, definiamo l’Azimuth Ambiguity Ratio (AAR) come:

ofocalizzatutilesegnalepiccoofocalizzatambiguosegnalepicco

AAR PRFDopplerCentroide ==

Tecniche di ricostruzione del segnale SAR multi-canale (3/3)

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 24

Phased array modulare costituito da 6 x 8 tiles (azimuth x elevation). Ogni tile ha 5 x 8 moduli T/R (azimuth x elevation) ed ogni modulo T/R è formato da 10 elementi radianti in azimuth.

39.82Guadagno Singola Sotto-apertura

[dB]

3.75Distanza dei Centri di Fase dx [m]

1.41Larghezza fascio in Elevazione [°]0.24Larghezza fascio in Azimuth [°]1.28Altezza (Elevazione) [m]7.50Lunghezza (Azimuth) [m]

64Numero di Elementi Radianti

(Elevazione)

300Numero di Elementi Radianti

(Azimuth)

9.5Frequenza Portante [GHz]

Struttura Antenna di Riferimento

Principali Parametri di Antenna

Struttura dell’antenna di riferimento

Azimuth

Ele

vazi

one

zoom singola TILE

dx

Canale RX # 1

CONF-REF: ottenuta dividendo l’antenna in modo simmetrico lungo l’azimuth come indicato in figura

Canale RX # 2

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 25

PROBLEMA: controllo del livello delle ambiguità in azimuth:

utilizzando questa seconda tecnica di ricostruzione del segnale e lavorando con valori di PRF “non uniformi”, la risultante immagine SAR è soggetta ad una degradazione di qualità dovuta all’incremento del livello delle ambiguità in azimuth

Azimuth Ambiguity Ratio

Ambiguità in azimuth dopo ricostruzione del segnale

il basso livello di AAR subisce notevoli degradazioni per valori di PRF lontani dal valore uniforme di 2000 Hz

1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

PRF [Hz]

AA

R [d

B]

CONF-REF

PRFUniform

stretto intervallo di valori di PRF con

basso AAR

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CONF-A: si spegne la colonna di moduli T/R etichettata con A;CONF-AB: si spengono le colonne di moduli T/R etichettate con A e B, e così via fino a CONF-ABCDE

Le configurazioni con selezione adattiva della dimensione e della distanza tra le sotto-aperture sono ottenute spegnendo una o più colonne di moduli T/R (facilmente ottenibile ponendo a zero i corrispondenti pesi di ampiezza)

0.720.660.600.560.52Larghezza fascio in azimuth singola sotto-apertura [°]

38.0638.4738.8539.2039.52Guadagno Singola Sotto-apertura [dB]

5.004.754.504.254.00Distanza Centri di Fase dx [m]

ABCDEABCDABCABA

Approccio con selezione adattiva della dimensione della sotto-apertura

Principali caratteristiche delle configurazioni di antenna

E D C B A A B C D E

Canale RX # 1 Canale RX # 2

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Approccio con selezione adattiva della dimensione della sotto-apertura: pro e contro

VANTAGGI

differenti valori di dx differenti PRFUniform disponibili

maggiore flessibilità nella selezione della PRF

H = quota di volo della piattaforma; k intero

implementazione semplice

soluzione interssante per sistemi SAR passivi (nessun controllo sulla PRF per soppressione delle ambiguità in azimuth)

SVANTAGGI:

l’adattamento della dimensione della sotto-apertura riduce il guadagno

HckPRFNADIR 2/=

possibile processing on-board

riconfigurazione real time del sistema

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Evaluation Results: considered scenario

Al fine di mostrare la validità dell’approccio proposto, è stato considerato il seguente scenario di simulazione

SAR monostatico a doppio canale operante in modalità StripmapDue target puntiformi uno disposto al broadside position (segnale utile)

ed il secondo avente un centroide Doppler pari a PRF (segnale ambiguo)ricostruzione del segnale SAR realizzata applicando il teorema del

campionamento generalizzato variando la PRF in trasmissioneFocalizzazione mediante filtro matched avente banda Doppler scelta in

accordo alla larghezza del fascio in azimuth della configurazione di antenna considerata

7500Velocità del sensore [m/s]630Quota orbitale [km]~ 38Angolo di incidenza [°]

1000 ÷ 2000PRF in TX [Hz]9.5Frequenza portante [GHz]

Valuazione delle performance in termini di:

livello ottenibile delle ambiguità in azimuth (AAR)

risoluzione in azimuth e dimensione swath in range

Principali parametri di sistema

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 29

Sono resi disponibili al sistema vari intervalli di PRF con basso AAR

Maggiore flessibilità nella selezione di un valore PRFNADIR

Risultati ottenuti: analisi delle performance (1/3)

largo intervallo di valori di PRF con

basso AAR

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confronto con la configurazione CONF-REF (SENZA SELEZIONE ADATTIVA DIMENSIONE ANTENNA)

33.326.620.013.46.70Miglioramento dimensione swath[%]

1.761.350.970.620.30Perdita di guadagno sulla singola sotto-

apertura [dB]

41.234.125.816.47.21Miglioramento risoluzione azimuth [%]

15001578166617641875PRF Uniforme [Hz]

2.652.792.983.223.49Risoluzione in azimuth [m]

-64.0-62.8-64.7-66.8-67.8AAR [dB]

ABCDEABCDABCABA

Risultati ottenuti: analisi delle performance (2/3)

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D. Cristallini – Attività svolta nel I anno – Dottorato di ricerca in Telerilevamento – XXII ciclo 31

Tutte le configurazioni proposte permettono di ottenere:

un miglioramento sia in termini di RISOLUZIONE IN AZIMUTH che di DIMENSIONE DELLO SWATH rispetto a quanto ottenibile nel casoCONF-REF

Muovendosi dalla configurazione CONF-A alla CONF-ABCDE si osserva che:

il valore di PRF uniforme decresce consentendo un incremento dello swath

la larghezza del fascio azimutale della sotto-apertura aumenta, consentendo così un miglioramento della risoluzione in azimuth

è importante sottolineare che tali miglioramenti possono essere ottenuti se e solo se si realizza una cooperazione con l’antenna trasmittente in modo tale da adattare la larghezza del pattern 2-vie nelle direzioni di azimuth e di elevazione

I miglioramenti in termini di caratteristiche geometriche dell’immagine risultante sono pagati in termini di una riduzione del guadagno della singola sotto-apertura, il quale decresce muovendosi dalla configurazione CONF-A alla CONF-ABCDE

Risultati ottenuti: analisi delle performance (3/3)

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Conclusioni e sviluppi futuri

Ottimizzazione forma e posizione dei fasci ausiliari in modo da consentire la cancellazione di un jammer. L’analisi ha mostrato la necessità di utilizzare almeno due fasci ausiliari (3 canali RX)

Nuovo approccio per l’Enhanced Imaging per SAR a doppio canale che prevede una selezionare adattiva della dimensione delle sotto-aperture, consentendo rilassamento dei vincoli sulla PRF e basso livello delle ambiguità in azimuth

Entrambi i campi di ricerca richiedono l’elaborazione di dati SAR multi-canale; le prestazioni ottenibili sono fortemente migliorabili aumentando il numero di canali in RX

investigazione della possibilità di limitare al massimo il numero di canali RX perfezionando gli algoritmi di elaborazione già studiati

Applicare gli algoritmi di elaborazione studiati (con eventuali opportune modifiche) a sistemi SAR space-borne multi-canale

protezione SAR da interferenze e.m.

miglioramento capacitàdi imaging del SAR

Attività svolta:

Sviluppi futuri:

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Pubblicazioni

[1] M. Sedehi, D. Cristallini, J. Marini, P. Lombardo, “Impact of an electromagnetic interference on imaging capability of a Synthetic Aperture Radar”, 2007 IEEE Aerospace Conference, Big Sky (MT), USA, 3-10 March 2007.

[2] D. Cristallini, J. Marini, P. Lombardo, “Adaptive Antenna Configuration for Unambiguous Signal Reconstruction in Dual-Channel SAR Systems”, EURAD 2007, Munich, Germany, 10-12 October 2007.

[3] M. Sedehi, D. Cristallini, M. Bucciarelli, P. Lombardo, “Constrained Adaptive Beamforming for Electromagnetic Interference Cancellation for a Synthetic Aperture Radar”, RADAR 2007, Edinburgh, UK, 15-18 October 2007.

[4] M. Sedehi, M. Bucciarelli, D. Cristallini, S. Scolamiero, P. Lombardo, “Interference covariance matrix estimation for a Multi-Channel Synthetic Aperture Radar”, EUSAR 2008, Friedrichshafen, Germany, 2-5 June 2008 (sottomesso).

[5] D. Cristallini, M. Sedehi, P. Lombardo, “Wide Swath and High Resolution Single Channel SAR Using Azimuth Phase Coding”, EUSAR 2008, Friedrichshafen, Germany, 2-5 June 2008 (sottomesso).

[6] D. Cristallini, P. Lombardo, “Detection of Step Changes in a Long Sequence of SAR Images”, EUSAR 2008, Friedrichshafen, Germany, 2-5 June 2008 (sottomesso).

[7] P. Lombardo, M. Sedehi, F. Colone, M. Bucciarelli, D. Cristallini, “Dual channel adaptive antenna nulling with auxiliary selection for spaceborne radar”, 2008 IEEE Aerospace Conference, Big Sky (MT), USA, March 2008 (sottomesso).