بخشی از مقاله
چکیده :
در این مقاله داده خام مورد نیاز شبیهساز رادار دهانه مصنوعی با مود عملکردی نواری، جهت پردازش با الگوریتم برد؛داپلر، از طریق محاسبه میدان راهدور انعکاسی از ساختار مورد نظر، تولید شده است. میدان راهدور انعکاسی شامل اثرات قطبیشدگی آنتنهای فرستنده؛ گیرنده، مشخصات فیزیکی ساختار - مانند ثابت دیالکتریک، تلفات و شکل هندسی - ، زاویه رویت جسم توسط آنتن و فرکانسکاری میباشد.
بنابراین، دادهخام شبیه سازی شده از ساختار، یک تصویر واقعیتر ایجاد میکند. به منظور تسریع در محاسبه میدان راهدور از پراکندهکنندههای بزرگ - نسبت به طول موج - ، از روشهای مجانبی بهره گرفته شده است. همچنین نشان داده میشود که تولید داده خام به روش تئوری تفرق یکنواخت نسبت به تئوری نور هندسی، باعث شده لبههای جسم در تصویر خروجی، با وضوح بیشتری نمایان شود.
به عبارت دیگر، محاسبه دقیقتر میدان راه دور، جزئیات بیشتری از جسم در تصویر خروجی ظاهر میشود. همچنین، نشان داده میشود که تغییرات سرعت سکو در راستای سمت منجر به اضافه شدن خطای فاز در سیگنال دریافتی شده که اثر منفی در کیفیت و آنتروپی تصویر خواهد داشت. در پایان، خطای فاز ایجاد شده را به روش حداقل کردن آنتروپی تصویر با استفاده از الگوریتم بهینهساز، جبران خواهیم نمود.
-1 مقدمه
رادار دهانه مصنوعی 1 با بزرگ کردن سطح روزنه آنتن به صورت مجازی، توانایی ایجاد تصاویری مشابه با تصاویر اپتیکی با حدتفکیک بالا در تمامی طول شبانهروز و شرایط نامساعد جوی - مانند باران، مه و ... - را دارد.[1] رادار SAR، بر اساس نحوهی اسکن کردن آنتن، قابلیت عمل کردن در سه حالت نقشه -نواری 2، نور افکن3 و پیمایشی4 را دارد.
در مود نقشه-نواری، که در این مقاله از آن بهره برده شده است، رادار با اسکن منطقه به موازات راستای حرکت سکو، داده خام را جمع آوری و به کمک یکی از الگوریتمهای برد-داپلر5، مقیاس بندی چیرپ6 و عدد موج7 فرایند پردازش داده خام ایجاد شده را انجام میدهد 2]، 3، 4 و .[5 در تحلیل و پردازش سیگنالهای دریافتی رادار ایده آل، فرض میشود رادار با سرعت و فرکانس تکرار پالس8 ثابت بر روی یک مسیر مستقیم حرکت می کند.
اما در عمل، به دلیل آشفتگیهای جوی و عدم دقت دستگاههای اندازهگیری، این شرایط ایده آل برقرار نبوده و در سیگنال دریافتی خطای فاز فرکانس پایین9 و خطای فاز سینوسی فرکانس بالا10 ایجاد شده که سبب کاهش کیفیت و حدتفکیک در راستای سمت تصویر میشود 6 ] و .[ 7 یکی از موثرترین روشها ی جبران سازی خطای فاز در پردازش سیگنال SAR، جبران سازی به روش تمرکزخودکار11 است.
روش تمرکزخودکار از تکنیک های بیشینه کردن کنتراست تصویر، حداقل کردن آنتروپی تصویر، تمرکزخودکار چند کاناله و الگوریتم مشتقفاز بهره میگیرد 8]، 9 و .[10 داده خام رادار SAR را می توان به صورت تجربی یا شبیه سازی تولید نمود. اگر میدان راه دور انعکاسی از ساختار را به عنوان داده خام مورد نیاز در شبیهساز، در نظر گرفته شود، آنگاه اثرات قطبش آنتن، پارامترهای الکترومغناطیسی ساختار، هندسه فیزیکی ساختار، راستای پرتوهای انتشاری از رادار، نوع مواد و ویژگیهای سطح، در داده خام لحاظ شده که باعث ایجاد تصویر واقعیتر از ساختار میگردد .[11]
با استفاده از روش های مجانبی مانند نور هندسی12، نور فیزیکی13 و تئوری تفرق یکنواخت14 میتوان میدان راهدور ناشی از اجسام بزرگ - نسبت به طول موج - را محاسبه کرد12] و .[13 در این مقاله دادهخام را از طریق روش مجانبی نور هندسی و تفرق یکنواخت برای رادار SAR در مود نقشه-نواری تولید کرده و با الگوریتم RDA پردازش می کنیم.
همچنین، خطای فاز ناشی از تغییرات سرعت سکو در راستای سمت را در نظر گرفته و به روش حداقل سازی آنتروپی، هم زمان خطای فاز فرکانس پایین و بالا را جبران مینماییم. نوآوری این مقاله، استفاده از روش تقریب نور هندسی جهت تولید داده خام و ادغام آن با الگوریتم برد-داپلر، بررسی اثرات تفرق در ایجاد تصویر SAR به روش تئوری تفرق یکنواخت، بررسی تغییرات سرعت رادار و تاثیر آن بر آنتروپی تصویر، جبرانسازی خطای فاز با استفاده از الگوریتمهای بهینهساز میباشد. ادامه این مقاله به صورت زیر سازماندهی شده است. بخش دوم تئوری تولید داده خام، بخش سوم مدل ریاضی خطای فاز، بخش چهارم محاسبه آنتروپی تصویر، بخش پنجم نتایج شبیه سازی و در نهایت در بخش ششم نتیجه گیری آورده شده است.
