SAR 편광합성 개구 레이더(SAR) 시스템에서 송수신되는 전자기장의 방향을 나타냅니다. 서로 다른 표면과 구조물은 수평 및 수직 전자기장을 다르게 산란시키기 때문에, 편파는 SAR 영상을 해석하는 데 가장 유용한 변수 중 하나입니다.
이 가이드에서는 HH, HV, VH, VV의 네 가지 선형 편파 채널과 일반적으로 사용되는 단일 편파, 이중 편파, 전체(사중) 편파의 세 가지 획득 모드에 대해 설명합니다. 또한 엔지니어가 원격 감지, 레이더 테스트 및 안테나 시스템 평가에 적합한 모드를 선택하는 방법에 대해서도 간략하게 설명합니다.
SAR 편광이란 무엇인가요?
대부분의 우주 기반 SAR 시스템은 수평(H) 및 수직(V) 선형 편파를 사용합니다. 두 글자로 된 채널 코드는 송신 편파를 먼저, 수신 편파를 나중에 나타냅니다. 예를 들어, HH는 수평 송신 및 수평 수신을 의미하고, HV는 수평 송신 및 수직 수신을 의미합니다.
편광은 중요한데, 대상체가 입사광의 편광을 유지하거나, 회전시키거나, 반사광의 일부를 탈편광시킬 수 있기 때문입니다. 표면 거칠기, 기하학적 구조, 유전 특성, 파장, 입사각 및 내부 구조는 모두 측정된 후방 산란에 영향을 미칩니다. 따라서 편광은 주파수 대역, 관측 기하학적 구조 및 보정된 이미지 데이터와 함께 해석해야 합니다.
HH, HV, VH, VV는 무슨 뜻인가요?
| 채널 | 부치다 | 받다 | 분류 |
|---|---|---|---|
| HH | 수평의 | 수평의 | 동극성 |
| HV | 수평의 | 수직의 | 교차 분극 |
| VH | 수직의 | 수평의 | 교차 분극 |
| VV | 수직의 | 수직의 | 동극성 |
HH와 VV는 송신 및 수신 편파가 동일하므로 동일 편파 채널입니다. HV와 VH는 수신 편파가 송신 편파와 직교하므로 교차 편파 채널입니다. 보정된 상호 단일 정적 시스템에서 HV와 VH 응답은 종종 유사하지만, 전체 편파 측정에서는 두 채널 모두 유지됩니다.
SAR의 세 가지 주요 편광 모드
1. 단일 편광
단일 편광 획득은 하나의 채널(가장 일반적으로 HH 또는 VV)을 기록합니다. 검증된 채널이 하나만으로도 충분할 경우 데이터 용량이 적고 처리가 간단합니다. 하지만 채널이 하나뿐이므로 산란 메커니즘 및 표적 구조에 대한 정보가 부족하다는 단점이 있습니다.
2. 이중 편광
이중 편파 획득은 두 개의 채널을 기록합니다. 일반적인 조합으로는 HH+HV와 VV+VH가 있으며, 레이더는 한 가지 편파를 송신하고 동일 편파 및 교차 편파 반사 신호를 모두 수신합니다. 일부 시스템은 HH+VV와 같은 동일 편파 쌍도 지원합니다. 이중 편파 데이터는 유용한 식별 기능을 제공하면서도 데이터 전송률과 처리 요구 사항을 완전 편파 방식보다 더 효율적으로 관리할 수 있도록 합니다. ESA는 Sentinel-1이 이중 편파 방식에서 VV+VH 또는 HH+HV를 지원한다고 밝혔습니다.
3. 전체 또는 4중 편광
완전 편파 SAR은 HH, HV, VH 및 VV를 복소 채널로 기록합니다. 기존의 쿼드폴 레이더는 H와 V를 순차적으로 송신하고 H와 V 반사 신호를 모두 수신하여 진폭 및 상대 위상 정보를 보존합니다. 이는 산란 행렬 분석과 상세한 표적 분해, 분류 및 특성화를 지원합니다.
이러한 방식의 단점은 시스템 복잡성 증가, 교정 요구 사항 증가, 데이터 양 증가 및 처리 노력 증가입니다. 센서에 따라 풀폴라리제이션(full-polization) 방식은 더 좁은 스캔 폭이나 다른 획득 제약 조건을 수반할 수도 있습니다. 컴팩트 폴라리제이션(compact polarization)은 또 다른 유효한 SAR 아키텍처이지만, 여기서 논의된 기존의 단일, 이중 및 사중 폴라리제이션 선형 모드와는 구별됩니다.
동극성 vs. 교차극성
동일 편광 채널은 투과된 편광을 유지하는 표면 및 구조에서 강한 반사 신호를 보존하는 경우가 많습니다. 교차 편광 반사 신호는 산란 과정에서 체적 산란, 다중 반사, 복잡한 기하학적 구조 또는 이방성 구조를 통해 편광 상태의 일부가 변경되었음을 나타냅니다.
- 잔잔한 물과 매끄러운 표면:레이더에서 대부분의 에너지가 반사되어 사라지기 때문에 종종 어둡게 나타납니다. 지형, 바람, 입사각은 후방 산란을 증가시킬 수 있습니다.
- 초목:가지, 줄기, 잎은 부피 산란을 일으키므로 교차 분극 채널은 귀중한 구조 정보를 추가할 수 있습니다.
- 도시 지역:건물과 지표면은 방향 및 이미징 기하학에 따라 강한 동극성 반사 및 이중 반사 산란을 생성할 수 있습니다.
- 흙, 눈, 얼음:습도, 표면 거칠기, 깊이, 파장 및 내부 구조는 모두 편광 반응에 영향을 미칩니다.
이것들은 보편적인 규칙이라기보다는 해석 원칙입니다. 채널은 레이더 대역, 입사각, 해상도, 계절 및 교정 품질과 무관하게 선택해서는 안 됩니다.
SAR 편광 모드 선택 방법
| 요구 사항 | 실질적인 출발점 |
|---|---|
| 광역 모니터링 또는 제한된 데이터 용량 | 검증된 채널이 탐지 목표를 충족할 경우 단일 극성 |
| 식생, 농업 또는 토지 피복 구분 | 추가 산란 정보를 위한 이중 편파 동극성 및 교차 편파 데이터 |
| 해빙, 해양 또는 홍수 지도 작성 | 주파수 대역, 입사각 및 검증된 방법에 따라 HH 또는 VV 기반 모드를 선택하십시오. |
| 고급 분류 또는 산란 분해 | 위상 보정된 4채널 정보가 필요한 경우 완전 4중 편파 방식을 사용합니다. |
최적의 모드는 응용 분야에 따라 다릅니다. 엔지니어는 정보 내용과 커버리지, 해상도, 신호 대 잡음비, 스캔 폭, 재방문 주기, 처리 리소스 및 보정 기능을 비교해야 합니다.
편광 레이더용 안테나 및 RF 고려 사항
신뢰할 수 있는 편파 측정은 처리 알고리즘뿐만 아니라 안테나와 RF 체인에도 달려 있습니다. 안테나와 RF 체인은 두 편파 채널 모두에서 안정적인 성능을 유지해야 합니다. 중요한 매개변수는 다음과 같습니다.
- 동작 주파수 및 순간 대역폭;
- H 포트와 V 포트 간의 이득 및 방사 패턴 균형;
- 포트 간 절연 및 교차 극성 식별;
- 진폭 및 위상 안정성;
- VSWR, 커넥터 인터페이스 및 케이블 교정;
- 안테나 정렬, 장착 형상 및 교정 기준면.
RF MISO 공급이중 편파 혼 안테나, 광대역 이중 편파 혼 안테나레이더, 측정 및 시스템 통합 작업에 사용되는 기타 RF 안테나 솔루션도 있습니다. 모델 선택은 항상 최신 데이터시트와 전체 테스트 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.
자주 묻는 질문
SAR 편광 코드에서 어떤 글자가 가장 먼저 옵니까?
첫 번째 글자는 송신 편파를, 두 번째 글자는 수신 편파를 나타냅니다. HV는 수평 송신, 수직 수신을 의미합니다.
이중극 SAR과 사중극 SAR의 차이점은 무엇인가요?
듀얼폴은 일반적으로 HH+HV 또는 VV+VH와 같이 두 개의 채널을 기록합니다. 쿼드폴은 HH, HV, VH 및 VV를 기록하고 완전한 편광 분석에 필요한 관계를 유지합니다.
SAR 편광 방식이 항상 최적인가요?
아니요. 가장 유용한 모드는 목표물, 레이더 파장, 입사각, 해상도, 환경 조건 및 처리 목표에 따라 다릅니다.
왜 국제 정치 채널이 유용한가요?
HV 또는 VH는 입사 편광을 변화시키는 산란, 특히 체적 산란 및 식물과 같이 구조적으로 복잡한 목표물을 나타낼 수 있습니다.
결론
SAR 편파는 레이더가 목표물을 비추는 방식과 반사된 전자기장을 측정하는 방식을 제어합니다. HH와 VV는 동일 편파 채널이고, HV와 VH는 교차 편파 채널입니다. 단일 편파는 효율성을 제공하고, 이중 편파는 식별력을 향상시키며, 사중 편파는 가장 완벽한 선형 편파 데이터 세트를 제공합니다. 정확한 결과를 얻으려면 획득 모드, 안테나 시스템, 교정 방법 및 적용 요구 사항을 종합적으로 고려해야 합니다.
안테나 선택 또는 편파 RF 측정 지원에 대해서는 RF MISO를 참조하십시오.안테나 테스트 기능 or RF MISO 팀에 문의하세요..
참고 자료 및 추가 읽을거리
안테나에 대한 자세한 내용을 알아보려면 다음 웹사이트를 방문하세요.
게시 시간: 2024년 6월 28일
