Polarisasi SARPolarisasi menggambarkan orientasi medan elektromagnetik yang dipancarkan dan diterima oleh sistem radar apertur sintetis. Karena permukaan dan struktur yang berbeda menghamburkan medan horizontal dan vertikal secara berbeda, polarisasi adalah salah satu variabel yang paling berguna untuk menginterpretasikan citra SAR.
Panduan ini menjelaskan empat saluran polarisasi linier - HH, HV, VH, dan VV - dan tiga mode akuisisi yang umum digunakan: polarisasi tunggal, polarisasi ganda, dan polarisasi penuh (quad). Panduan ini juga menguraikan bagaimana para insinyur memilih mode untuk penginderaan jauh, pengujian radar, dan evaluasi sistem antena.
Apa itu Polarisasi SAR?
Sebagian besar sistem SAR berbasis ruang angkasa menggunakan polarisasi linier horizontal (H) dan vertikal (V). Kode saluran dua huruf mengidentifikasi polarisasi yang ditransmisikan terlebih dahulu dan polarisasi yang diterima kedua. Misalnya, HH berarti transmisi horizontal dan penerimaan horizontal, sedangkan HV berarti transmisi horizontal dan penerimaan vertikal.
Polarisasi penting karena suatu target dapat mempertahankan polarisasi insiden, memutarnya, atau mendepolarisasi sebagian dari pantulan. Kekasaran permukaan, geometri, sifat dielektrik, panjang gelombang, sudut datang, dan struktur internal semuanya memengaruhi hamburan balik yang terukur. Oleh karena itu, polarisasi harus diinterpretasikan bersama dengan pita frekuensi, geometri pengamatan, dan data citra yang telah dikalibrasi.
Apa Arti HH, HV, VH, dan VV?
| Saluran | Mengirimkan | Menerima | Klasifikasi |
|---|---|---|---|
| HH | Horisontal | Horisontal | Ko-polarisasi |
| HV | Horisontal | Vertikal | Terpolarisasi silang |
| VH | Vertikal | Horisontal | Terpolarisasi silang |
| VV | Vertikal | Vertikal | Ko-polarisasi |
HH dan VV adalah saluran ko-polarisasi karena polarisasi pengirim dan penerima sama. HV dan VH adalah saluran silang-polarisasi karena polarisasi penerima tegak lurus terhadap polarisasi pengirim. Dalam sistem monostatik resiprokal yang terkalibrasi, respons HV dan VH seringkali serupa, tetapi kedua saluran tersebut dipertahankan dalam pengukuran polarimetrik penuh.
Tiga Mode Polarisasi SAR Utama
1. Polarisasi Tunggal
Akuisisi polarisasi tunggal merekam satu saluran, yang paling umum adalah HH atau VV. Metode ini menawarkan volume data yang lebih rendah dan pemrosesan yang lebih sederhana jika satu saluran yang tervalidasi sudah cukup. Keterbatasannya adalah satu saluran memberikan informasi yang lebih sedikit tentang mekanisme hamburan dan struktur target.
2. Polarisasi Ganda
Akuisisi polarisasi ganda merekam dua saluran. Kombinasi umum meliputi HH+HV dan VV+VH, di mana radar mengirimkan satu polarisasi dan menerima pantulan ko-polarisasi dan silang-polarisasi. Beberapa sistem juga mendukung pasangan ko-polarisasi seperti HH+VV. Data polarisasi ganda menambahkan diskriminasi yang berguna sambil menjaga laju data dan persyaratan pemrosesan lebih mudah dikelola daripada polarimetri penuh. ESA menyatakan bahwa Sentinel-1 mendukung VV+VH atau HH+HV dalam skema polarisasi gandanya.
3. Polarisasi Penuh atau Empat Polarisasi
SAR polarimetrik penuh merekam HH, HV, VH, dan VV sebagai saluran kompleks. Radar quad-pol klasik memancarkan H dan V secara berurutan dan menerima pantulan H dan V, mempertahankan informasi amplitudo dan fase relatif. Hal ini mendukung analisis matriks hamburan dan dekomposisi, klasifikasi, serta karakterisasi target secara detail.
Kelemahannya adalah kompleksitas sistem yang lebih besar, kebutuhan kalibrasi, volume data, dan upaya pemrosesan. Tergantung pada sensornya, operasi polarisasi penuh mungkin juga melibatkan jalur yang lebih sempit atau batasan akuisisi yang berbeda. Polarisasi kompak adalah arsitektur SAR valid lainnya, tetapi berbeda dari mode linier polarisasi tunggal, ganda, dan kuadripolar tradisional yang dibahas di sini.
Ko-polarisasi vs. Silang-polarisasi
Saluran ko-polarisasi sering kali mempertahankan pantulan kuat dari permukaan dan struktur yang mempertahankan polarisasi yang ditransmisikan. Pantulan silang-polarisasi menunjukkan bahwa proses hamburan mengubah sebagian keadaan polarisasi melalui hamburan volume, pantulan ganda, geometri kompleks, atau struktur anisotropik.
- Air tenang dan permukaan halus:Seringkali tampak gelap ketika sebagian besar energi dipantulkan menjauh dari radar; kekasaran permukaan, angin, dan sudut datang dapat meningkatkan hamburan balik.
- Vegetasi:Cabang, batang, dan daun menciptakan hamburan volume, sehingga saluran polarisasi silang dapat menambahkan informasi struktural yang berharga.
- Daerah perkotaan:Bangunan dan permukaan tanah dapat menghasilkan pantulan ko-pol yang kuat dan hamburan pantulan ganda, tergantung pada orientasi dan geometri pencitraan.
- Tanah, salju, dan es:Kelembapan, kekasaran, kedalaman, panjang gelombang, dan struktur internal semuanya memengaruhi respons polarisasi.
Ini adalah prinsip interpretasi, bukan aturan universal. Sebuah saluran tidak boleh dipilih secara independen dari pita radar, sudut datang, resolusi, musim, dan kualitas kalibrasi.
Cara Memilih Mode Polarisasi SAR
| Persyaratan | Titik awal praktis |
|---|---|
| Pemantauan area luas atau volume data terbatas | Single-pol ketika saluran yang tervalidasi memenuhi tujuan deteksi. |
| Diskriminasi vegetasi, pertanian, atau tutupan lahan. | Data polarisasi ganda ko- dan silang untuk informasi hamburan tambahan. |
| Pemetaan es laut, samudra, atau banjir. | Pilih mode berbasis HH atau VV sesuai dengan pita frekuensi, sudut datang, dan metode yang telah divalidasi. |
| Klasifikasi lanjutan atau dekomposisi hamburan | Quad-pol penuh ketika informasi empat saluran yang dikalibrasi fase diperlukan. |
Mode terbaik adalah yang spesifik untuk aplikasi tersebut. Para insinyur harus membandingkan konten informasi dengan cakupan, resolusi, rasio sinyal terhadap derau, lebar sapuan, waktu kunjungan ulang, sumber daya pemrosesan, dan kemampuan kalibrasi.
Pertimbangan Antena dan RF untuk Radar Polarimetrik
Pengukuran polarimetrik yang andal bergantung pada lebih dari sekadar algoritma pemrosesan. Antena dan rangkaian RF harus mempertahankan kinerja yang stabil di kedua saluran polarisasi. Parameter penting meliputi:
- frekuensi operasi dan bandwidth sesaat;
- Keseimbangan penguatan dan pola radiasi antara port H dan V;
- isolasi antar port dan diskriminasi lintas polaritas;
- stabilitas amplitudo dan fase;
- Kalibrasi VSWR, antarmuka konektor, dan kabel;
- Penyelarasan antena, geometri pemasangan, dan bidang referensi kalibrasi.
Pasokan RF MISOantena tanduk terpolarisasi ganda, antena tanduk dual-polarisasi pita lebardan solusi antena RF lainnya untuk pekerjaan radar, pengukuran, dan integrasi sistem. Pemilihan model harus selalu didasarkan pada lembar data terkini dan persyaratan pengujian lengkap.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Huruf mana yang muncul pertama dalam kode polarisasi SAR?
Huruf pertama menunjukkan polarisasi yang dipancarkan dan huruf kedua menunjukkan polarisasi yang diterima. HV berarti transmisi horizontal dan penerimaan vertikal.
Apa perbedaan antara SAR dual-pol dan quad-pol?
Dual-pol merekam dua saluran, umumnya HH+HV atau VV+VH. Quad-pol merekam HH, HV, VH, dan VV serta mempertahankan hubungan yang dibutuhkan untuk analisis polarimetrik lengkap.
Apakah satu polarisasi SAR selalu yang terbaik?
Tidak. Mode yang paling berguna bergantung pada target, panjang gelombang radar, sudut datang, resolusi, kondisi lingkungan, dan tujuan pemrosesan.
Mengapa saluran lintas polarisasi bermanfaat?
HV atau VH dapat mengungkapkan hamburan yang mengubah polarisasi insiden, terutama hamburan volume dan target yang kompleks secara struktural seperti vegetasi.
Kesimpulan
Polarisasi SAR mengontrol bagaimana radar menerangi target dan bagaimana medan yang dipantulkan diukur. HH dan VV adalah saluran ko-polarisasi, sedangkan HV dan VH adalah saluran silang-polarisasi. Polarisasi tunggal menawarkan efisiensi, polarisasi ganda menambah diskriminasi, dan polarisasi kuadran penuh memberikan kumpulan data polarimetrik linier terlengkap. Hasil yang akurat memerlukan pertimbangan bersama antara mode akuisisi, sistem antena, metode kalibrasi, dan persyaratan aplikasi.
Untuk pemilihan antena atau dukungan pengukuran RF polarimetrik, tinjau panduan RF MISO.kemampuan pengujian antena or hubungi tim RF MISO.
Referensi dan Bacaan Lebih Lanjut
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang antena, silakan kunjungi:
Waktu posting: 28 Juni 2024
