بررسی و کاربرد رادار SAR در ماهواره های تصویر برداری

توضیحات

بررسی و کاربرد رادار SAR در ماهواره های تصویر برداری
فرمت فایل:PDF
تعداد صفحه:146
چکیده :
در ابتداء ماهواره های تصویربرداری اعم از سنجش از دور نوری و راداری بررسی قرار گرفته شده است. با توجه به شباهت اساسی کار SAR با رادار نیاز یادآوری بر عملکرد رادار می باشد. یکی از مهمترین قسمت های سیستم SAR بخش آنتن آن می باشد که در حد معرفی انواع و تئوری های به کار برده شده در آنتن SAR بخش مربوطه آن اشاره شده است. کاربرد وسیع SAR باعث اهمیت روزافزون آن گردیده است. سیستم SAR که در حالت کلی دارای دو مدل Focused و Unfocused می باشد که در این رساله هر دو مدل مورد بررسی قرار گرفته شده است. سیستم پردازش دیتای SAR شامل دو بخش سیستم پردازش سیگنال و سیستم پردازش تصویر مورد مطالعه قرار گرفته شده است. در تصاویر به دست آمده از SAR پارامتر کیفیت تصویر مهم می باشد جهت بهبود پارامتر فوق نیاز به پردازش سیگنال می باشد در بخش شبیه سازی پردازش سیگنال اثر تغییرات پارامترهای سیگنال فرستنده SAR بر روی کیفیت تصویر مورد بررسی قرار گرفته شده است. در نهایت اثبات شده است که با تغییرات در پارامترهای سیستم پردازش سیگنال می توان کیفیت تصویر را تا حد امکان کنترل نمود.
پیشرفت های که بشریت در زمینه علوم فضایی و مشخصات کرات و سیارات اطراف زمین به دست آورده مرهون تلاش و مطالعات دانشمندان در زمینه ماهواره ها و فضاپیماها و الکترونیک می باشد.
ایده ماهواره پس از جنگ جهانی دوم مطرح شد و به دنبال آن ایده ماهواره های تصویربرداری به منظور تصویربرداری از کره زمین مطرح گردید. اولین ماهواره تصویربرداری مجهز به سیستم سنجش از دور نوری Landsat 1 در سال 1972 توسط سازمان NASA پرتاب شد.
از مزایای سیستم ماهواره های تصویربرداری سنجش از دور نوری، کیفیت خوب تصاویر به دست آمده از آن بود ولی از معایب و محدودیت آن نوع سیستم، عدم کارائی آن در شرایط مختلف آب و هوای و عدم وجود نور بود. این محدودیت دانشمندان را وادار به یافتن راه حلی نمود که در نهایت سبب مطرح شدن سنجش از دور راداری شد که آن سیستم سنجش از دور راداری SAR (Synthetic Aperture Radar نامیده می شد.
نکته مهم این است برای سیستم SAR دیگر محدودیت های تصویربرداری مانند شرایط آب و هوائی و شرایط نوری مطرح نمی باشد.
از جمله محدودیت هایی که معمولا در سیستم تصویربرداری SAR مطرح می باشد کیفیت تصاویر به دست آمده از آن می باشد برای اینکه بخواهیم با استفاده از SAR تصاویر با کیفیت خوب به دست آوریم نیاز به سیستم های پیچیده پردازش سیگنال و پردازش تصویر می باشد.
سیستم SAR دارای دو نوع Focused و Unfocused می باشد که مدل Unfocused SAR در هواپیماها و مدل Focused SAR در ماهواره ها و فضاپیماها که قابلیت تصویربرداری را دارند مورد استفاده قرار می گیرد.
از دلایل کاربرد Focused SAR در ماهواره ها و فضاپیماها این است که کیفیت تصاویر به دست آمده از این سیستم به برد یا فاصله بستگی ندارد.
فصل اول: بررسی ماهواره های تصویربرداری
1-1- مقدمه ای بر مخابرات ماهواره ای
در این فصل ابتدا به مقدمه ای از ماهواره می پردازیم و سپس ماهواره های تصویربرداری را بیشتر مورد بررسی قرار می دهیم.
ماهواره یک ابزار مخابراتی است که حدود چند دهه قبل توسط انسان اختراع و به خدمت گرفته شده است و ایده آن بعد از جنگ جهانی دوم به وجود آمد که برای اولین بار به نام Sputnik توسط کشور شوروی سابق به فضا پرتاب شد. از آن تاریخ به بعد یک رقابت بسیار شدیدی بر سر ساخت و ارسال ماهواره بین دو ابر قدرت وقت آغاز شد.
ماهواره های مخابراتی در حالت کلی به دو نوع Regenerative و Conventional تقسیم می شود از نظر ساختار یک ماهواره از دو قسمت کلی 1- Payload و 2- Platform تشکیل شده است.
بخش Platform که ساختار کنترلی و مکانیکی و صفحات خورشیدی را شامل می شود ولی بخش Payload مأموریت مخابراتی یک ماهواره را بر عهده دارد.
در زمینه ساخت و ارسال ماهواره ها، بخش پرتاب (Lunch) ماهواره بسیار مهم و پیچیده می باشد. که یک ماهواره باید از یک مکان معین از کره زمین و یک زمان معین از سال پرتاب گردد. البته مدل های قرار گرفتن آن در فضا (Constellation) به صورت قراردادی توسط دانشمندان مطرح گردیده است.
از نظر موقعیت قرار گرفتن ماهواره در فضا به صورت سه لایه زیر تعریف می شود:
1- لایه Low Earth Orbit :LEO
2- لایه Medium Earth Orbit :MEO
3- لایه Geostationary Earth Orbit :GEO
یک سیستم مخابرات ماهواره ای دارای 3 بخش اصلی می باشد:
1- بخش فضائی
2- بخش کنترل
3- بخش زمینی
عملکرد بخش فضائی بستگی به نوع کاربرد و هدف از ارسال دارد. بخش کنترلی (TT & C) (Tracking telemetry and Command) بخش مدیریتی ماهواره را بر عهده دارد. بخش زمینی بستگی به نوع کاربرد دارد و عملکرد آن نیز متفاوت است. در ضمن قسمتی از بخش کنترلی در ایستگاه زمینی نیز وجود دارد.
یکی از پارامترهای بااهمیت در مخابرات ماهواره ای، لینک های ماهواره ای می باشد که شامل موارد زیر می باشد:
1- لینک بالا رونده Uplink
2- لینک پایین رونده Downlink
3- لینک بین ماهواره ای Intersatellite link
در لینک بالا رونده، سیگنال از ایستگاه زمینی به سمت ماهواره و در لینک پایین رونده، سیگنال از ماهواره به سمت ایستگاه زمینی ارسال می گردد. لینک بین ماهواره، ارتباط بین دو ماهواره است که می تواند یک Optical link نیز باشد.
از نظر تخصیص فرکانس مخابرات ماهواره ای، کره زمین (از نظر ارتباطی) را به 3 منطقه بزرگ تقسیم کرده اند که شامل موارد زیر می باشد:
1- منطقه شماره 1: اروپا و آفریقا و خاورمیانه و قسمتی از روسیه
2- منطقه شماره 2: کشورهای آمریکایی
3- منطقه شماره 3: آسیا و اقیانوسیه و قسمتی از خاورمیانه و قسمتی از روسیه
و...