Orientadores: Hugo Enrique Hernandez-Figueroa, Leonardo Sant'Anna Bins

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: O Radar de Abertura Sintética (SAR) é uma tecnologia bem estabelecida para sistemas de aeronaves e satélites. Por outro lado, o SAR embarcado em drone é uma tecnologia em ascensão. O foco desta tese é desenvolver técnicas para obter imagens SAR 3D de resolução fina com dados obtidos por um...

Resumo: O Radar de Abertura Sintética (SAR) é uma tecnologia bem estabelecida para sistemas de aeronaves e satélites. Por outro lado, o SAR embarcado em drone é uma tecnologia em ascensão. O foco desta tese é desenvolver técnicas para obter imagens SAR 3D de resolução fina com dados obtidos por um sistema SAR embarcado em drone. Primeiramente, desenvolveu-se um algoritmo Fast Factorized Back Projection (FFBP) com duas características originais, sendo adequado para processar imagens 3D a partir de dados adquiridos por trajetórias de voo não lineares. Mantendo a imagem bem focada, o algoritmo FFBP foi até 21 vezes mais rápido que o algoritmo Back Projection (BP) ao processar imagens 3D e até 13 vezes mais rápido para imagens 2D. Em segundo lugar, criou-se um método para projetar trajetórias espirais para SAR 3D baseado em uma nova geometria de aquisição proposta neste trabalho. A nova trajetória espiral cônica alcançou uma resolução vertical de 1,76 m para um refletor de quatro cantos, enquanto a trajetória espiral cilíndrica, que representa o estado-da-arte, atingiu 2,33 m. Ambas as contribuições foram testadas com resultados de simulação e validadas com dados SAR reais adquiridos por um sistema SAR embarcado em drone operando na banda P.

Abstract: Drone-based Synthetic Aperture Radar (SAR) is a technology on the rise, though SAR is a well-established technology for aircraft and satellite systems. This thesis focuses on developing techniques to acquire high-resolution 3D SAR images from a drone-borne SAR system. First, this thesis...

Abstract: Drone-based Synthetic Aperture Radar (SAR) is a technology on the rise, though SAR is a well-established technology for aircraft and satellite systems. This thesis focuses on developing techniques to acquire high-resolution 3D SAR images from a drone-borne SAR system. First, this thesis developed a Fast Factorized Back Projection (FFBP) algorithm with two original features, which is suitable for processing 3D images from data acquired by non-linear flight paths. While maintaining good focusing quality, the FFBP algorithm was up to 21 times faster than the Back Projection (BP) algorithm when processing 3D images and up to 13 times faster for 2D images. Second, this thesis introduced a method for designing spiral flight paths for 3D SAR based on a new acquisition geometry proposed here. The proposed conical spiral flight path achieved a 1.76 m vertical resolution for a quad-corner reflector, while the state-of-the-art cylindrical spiral flight path achieved 2.33 m. Both contributions were tested with simulation results and validated with actual SAR data acquired by a drone-borne SAR system operating on the P-band