El documento describe el funcionamiento del radar aerotransportado de visión lateral (SLAR). El SLAR emite pulsos de microondas y graba su reflexión desde el suelo para generar imágenes. La resolución en la dirección transversal depende de la duración del pulso, mientras que la resolución en la dirección del vuelo depende del tamaño de la antena. Los sistemas SAR sintetizan imágenes de gran resolución integrando la información de fase y amplitud recibida a lo largo del tiempo. Las imágenes de radar pueden

1. CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN
OIM-HJEROMAN SISTEMAS DE ARMAS Función Detección
TEMA:: Side-looking airborne RADAR (SLAR)
28-10-2014 PENSAR EN NACIÓN
SLAR-RADAR CON APERTURA SINTÉTICA SAR-02
Figura. 1
SLAR
La sigla se refiere a Side-looking airborne RADAR (SLAR), Radar aerotransportado de visión lateral. Una
tecnología de imagen activa que opera en la región de las microondas del spectrum1 electromagnético.
SLAR opera sobre el principio de la emisión de pulsos cortos de energía de microondas y posterior
grabación de la reflexión de un área dada desde el suelo. La resolución de un sistema de imágenes de
radar de visión lateral en la dirección transversal de la pista (es decir, perpendicular a la trayectoria de vuelo)
se determina por la duración del pulso (pulso más cortos = mayor resolución a transversal a la pista),
mientras que la resolución del radar en acimut dirección (paralela a la dirección de vuelo) se determina por
la longitud de la abertura de la antena (es decir, para aberturas más largas = mayor resolución de
acimut) (Figura 1). Debido a consideraciones prácticas, se limitará la longitud de una abertura real, en un
radar de apertura sintética (SAR), imágenes de una muy amplia apertura se sintetizan mediante la
integración de la información en amplitud y fase, a partir de los ecos devueltos de una muestra característica
durante todo el tiempo que está a la vista del RADAR. Dado que la energía RADAR relativamente de larga
longitud de onda penetra a través del vapor de agua (aun denso), las imágenes de radar son a menudo
posibles en situaciones en donde la detección óptica es muy limitada o incluso imposible debido a la
nubosidad persistente. La fuerza de la señal recibida por la antena de radar para una celda de resolución
para un suelo dado (representado.
ϴ

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En el contexto de una cartografía de abundante vegetación
forestal, la longitud de onda del sistema de radar determinará
si el SAR retro-dispersión está influenciado por el agregado
de los efectos de dispersión desde la superficie o volumen
iluminado. Cuando se trabaja con relativamente corta
longitud de onda (es decir, 3 cm para la banda X. Figura
2.a) la energía de microondas interactúa con la superficie de
la cubierta forestal, la energía es dispersada por componentes
en pequeña escala desde la cubierta, tales como el follaje y
las ramas pequeñas. Por lo tanto en estas longitudes de onda
de la energía de radar refleja principalmente desde la
superficie de la cúpula (Figura 2.a). Por el contrario, la energía
RADAR con longitudes de onda relativamente largas (es
decir, 74 cm para la banda métrica) penetrarán y reflejarán
a partir de componentes de gran escala que componen la
cubierta, incluyendo grandes ramas, tallos y hasta la
superficie misma del terreno. Por lo tanto para los sistemas de
radar de ondas largas la reflectancia está dominada por el
volumen de la dispersión de las características de la espesura
a gran escala y la exploración con dispersión de la superficie
del terreno (Figura 2.b). La magnitud de la retro-dispersión de
radar (es decir, la reflexión total) es una función que también
depende de la variedad de las características de la superficie,
incluyendo la estructura, rugosidad y el contenido de agua.
Además, algunos sistemas SAR tienen la capacidad de enviar
y recibir energía con diferentes polarizaciones.
Figura 2.a Para la Banda X
Figura 2.b Para la Banda Métrica
Bondades de ls ondas métricas para estos casos Ver
Figura 3. Expresa los efectos de la dispersión en la señal de retorno
Rebotes y desfasaje

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Dado que la energía RADAR puede despolarizar la interacción con las diversas características de la
superficie, la grabación de forma independiente la reflexión de la energía-como polarizado (por ejemplo,
enviar verticales-verticales y recibir (VV) o enviar horizontal-horizontal y recibir (HH)) y la energía de
polarización cruzada (por ejemplo enviar verticales y recibir horizontal (VH) o enviar horizontal y recibir
vertical (HV)) pueden proporcionar información valiosa sobre las características de las funciones incluidas en
la imagen, y puede ser particularmente útiles en el análisis del tipo de vegetación y estructura. Por ejemplo,
si la energía de radar interactúa principalmente con dispersores individuales en la superficie de la cubierta,
la energía no se despolariza y hay una fuerte reflexión de la energía-como polarizada. En contraste, si la
energía de radar es reflejada desde múltiples dispersores dentro de la estructura de la cubierta, a menudo
se despolariza y hay una fuerte reflexión de la energía de polarización cruzada (Jensen 2000). Una imagen
de radar adquirida por el sistema con una frecuencia determinada, la polarización y ángulo de incidencia, por
tanto, puede proporcionar información relacionada con la cubierta y su contenido de agua, tipo de
vegetación, componentes de la biomasa (follaje, ramas, tallos), y la estructura de la cubierta (orientación de
la hoja, índice de área foliar , geometría principal del tallo y la distribución espacial (Jensen 2000, Carver
1988.
Figura 4,
La Figura 2.a, muestra el comportamiento de las ondas centimétricas (Banda X) sobre árboles aislados,
reflejando así desde la superficie de cubierta, mientras que la energía de ondas métricas penetra, aún en
arbolados abundantes, a través de la cubierta y refleja en los tallos y hasta la superficie del suelo Figura
2.b..

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En cuanto a las imágenes SAR pueden
proporcionar, debidamente tratadas, información
importante relativa a las propiedades de la
vegetación, el formato inherentemente 2D de los
datos sólo permite la estimación indirecta de
atributos estructurales, pero en 3D se introduce
en la escena boscosa. El desarrollo IFSAR
(Interferométríco radar de apertura sintética)
en los últimos años ha permitido a la medición
directa de la elevación de los elementos dentro
de una celda de resolución en el suelo de
dispersión. Determinación de las coordenadas
3D, de superficies reflectantes utilizando IFSAR
implica el análisis cuantitativo del desplazamiento
de fase entre dos imágenes de radar de valores
complejos obtenidos con ligeras diferencias
geometrías de imagen, Figura 3.
Las diferencias de fase por interferometría, en
cada punto de imagen, está relacionada con la
diferencia en la longitud de trayectoria entre cada
antena y el punto, la cual también depende de la
elevación de la superficie. Esta información de
fase interferométrica, por lo tanto es una
información que puede ser combinada con el
conocimiento de la geometría de detección para
cada antena con el objeto de obtener un valor de
elevación para cada punto de la imagen Figura
4. Debido a que la penetración de la energía de
microondas en la cubierta del bosque es una
función de la longitud de onda radar, la
elevación interferométrica obtenida de la
superficie, en un entorno forestal, es una
función de la longitud de onda.
Figura 4. Correspondiente a un interferograma del volcán
Kilauea, mostrando franjas topográficas (NASA / JPL-
Caltech). Clikea sobre imagen.-
Así por ejemplo, las mediciones interferométricas que
pudieran ser obtenidas de un radar trabajando en Banda
X, una relativamente corta longitud de onda, representará
en primera vuelta, la superficie de cubierta, mientras que
las medidas de elevación por interferometría de un
sistema en ondas ya próximas a las métricas, generarán
una superficie que se corresponde también con el terreno
subyacente incluso hasta la vegetación bajo el bosque
Interferometría, ver descripción
ANALÍTICO ABREVIADO
La plataforma que se utilice sea esta una
aeronave en vuelo (tripulado o no tripulado UAV),
satélites, etc, que lleven un radar aero-
transportado de visión lateral (SLAR), será un
móvil que debe tener una trayectoria de
desplazamiento en la dirección de vuelo, con el
nadir debajo de la plataforma. El haz de
microondas se transmite oblicuamente, una
componente en ángulo recto respecto de la
dirección de vuelo, de esta forma ilumina una
franja. El alcance hace referencia a la dimensión
transversal a la trayectoria, perpendicular a la
dirección de vuelo, mientras que el acimut se
refiere al tamaño del derrotero paralelo a la
dirección de vuelo.
El ancho del barrido hace referencia a la franja de
la superficie sobre el suelo desde el cual serán
recogidos los datos por un radar, como en este
caso aerotransportado de visión lateral.
Figura 5. Interpretación de la resolución en alcance

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En la anchura de la franja tomada, ello agregado
a la magnitud del alcance, así la extensión
longitudinal de la franja se define por el
movimiento de la aeronave con respecto a la
superficie, mientras que la anchura de la franja se
mide en un sentido perpendicular a la extensión
longitudinal de la hilera tomada.
El SLAR es un radar de apertura real primario.
Esto requiere una gran antena, razonable en
cuanto a la resolución.
RESOLUCIÓN ( Interpretación)
La resolución de alcance (la cual se debe
interpretar como la capacidad de separar los
pínceles de la imagen, en la perpendicular a la
dirección de vuelo) de un radar SLAR, depende
de la duración del pulso transmitido. Más sobre el
suelo, la resolución en alcance tiene una relación
inversa con el ángulo de depresión. Figura 5, Ec-
01.
La resolución acimutal, mas conocida como
resolución cruzada en alcance, depende del
ancho de haz de la antena radar [β], es obtenida
de la relación entre el tamaño físico de la antena
(apertura real ) con la longitud de onda utilizada
Para la expansión del haz también dependerá del
alcance directo, oblicuo como se ha mencionado.
Figura 6, Ec.02
Es evidente que la antena de un radar SLAR, con
una abertura real, que podría ser necesaria, no
se puede construir lo suficientemente grande
como para conseguir la resolución acimutal
deseada. Es por ello que un radar SLAR,
complica su uso en el espacio debido a que las
antenas serían demasiado grandes y por lo tanto
su lanzamiento demasiado caro.
Ec. 01
H =
L =
λ =
ϴ =
es la altura de la antena
(altura de vuelo)
Longitud geométrica de
la antena.
Longitud de onda.
Angulo de incidencia.
El ángulo de depresión: Es el complementario del ángulo
de incidencia
Figura 6. Interpretación de la resolución acimutal
Ec.02
cϴ =
rp =
ϴ =
Es la velocidad de la luz.
La duración del pulso.
Angulo de incidencia.
En vuelos de menor altura, las dimensiones pueden ser
aceptadas en compromiso.
RESUMIENDO
Si adoptamos un sistema de ejes ortogonales y
movemos la plataforma en el sentido de las x
como el indicado, el radar apuntará con ángulo ϴ
(llamado también apartamiento del nadir). El
ángulo entre el eje x y la línea de mira LOS, es
llamado ángulo del cono, el ángulo φ entre el
eje x y la proyección de la línea de mira (plano x,
y), es llamado ángulo de acimut. Tanto el ángulo
del cono y el de azimut, están relacionados por el
cos.α = cos.φ, cos.ϵ. Figura 7,
Figura 7.

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Sobre la superficie terrestre o suelo, las ondas cubren un elipsoide y llegan con un ángulo de incidencia β,
con respecto a la vertical en este punto. La antena ilumina un área que se denomina footprint (huella). La
dirección de llegada de las ondas, respecto del plano al horizonte, puede también ser medido. Este ángulo, el
cual es el complemento de β, es llamado grazing angle (ángulo de incidencia). El ángulo ϴ = ϵ + 90º, es
usado para una descripción matemática en un sistema de coordenadas esféricas. Para la aproximación a una
tierra plana, algo que es usual en radares de abordo en el corto y medio alcance; el ángulo de incidencia y el
de depresión pueden suponerse iguales = ϵ y el ángulo de incidencia es β = 180 - ϴ. el vector unidad de la
línea de mira LOS, que identificamos como u, se muestra como apuntando desde la antena hacia el sector
explorado del suelo. Las variable u, v, w son los cosenos directores respecto a la terna x, y, z, la variable u =
cos.α, en el que α es el ángulo de acimut entre la línea de mira y la dirección de vuelo (eje x).