Diseño de modelos y algoritmos para el procesamiento de datos SAR polarimétricos

Un sistema SAR es un radar aerotransportado o satelital que sensa la superficie terrestre y forma imágenes para su estudio. Funciona emitiendo ondas electromagnéticas sobre la zona de interés y recolectando las reflexiones producidas. Las ondas reflejadas contienen información acerca del comportamiento del terreno ante la interacción con dichas ondas, a partir de la cual es posible inferir características físicas del terreno subyacente. El proceso de interpretación de las imágenes SAR está basado principalmente en la combinación de dos disciplinas que se complementan: el electromagnetismo y procesamiento estadístico de señales. La extracción de la información de una imagen SAR está fuertemente ligada al modelo utilizado para describir los datos, que a su vez encuentra su fundamento en el comportamiento electromagnético de las ondas reflejadas. Actualmente, una de las aplicaciones más importantes del procesamiento de datos SAR polarimétricos es la clasificación y segmentación de datos. Muchos algoritmos, tanto supervisados como no supervisados, han sido desarrollados para llevar a cabo esta tarea. En los primeros, se seleccionan datos de entrenamiento basados en mapas del terreno, que contienen las características que se desean identificar. Por otro lado, en los algoritmos no supervisados, no se utilizan datos previos. El algoritmo clasifica la imagen de forma automática organizando los píxeles en diferentes clases bajo cierto criterio. En ambos casos, las características a identificar están embebidas en una matriz compleja de nueve elementos que describe a los datos polarimétricos. Los criterios de formación de clases están basados en el modelo estadístico asignado a estas matrices (o a combinaciones de sus elementos) y en distancias estadísticas que de ellos se derivan. Este trabajo realiza su principal aporte en el campo de la clasificación de datos polarimétricos. Para ello, se estudia en primer lugar la geometría del problema SAR y el proceso de formación de imágenes partiendo de los datos crudos. Esto permite entender cabalmente qué magnitudes son las utilizadas para componer las imágenes e interpretarlas correctamente. Luego se aborda el estudio de los modelos estadísticos utilizados en SAR, la distribución Wishart que describe datos polarimétricos y el modelo multiplicativo que da cuenta del alejamiento del modelo gaussiano. En base a esto, se propone la utilización de un modelo de mezclas de densidades para los datos y se desarrollan algoritmos de clasificación propios basados en ellos. Para el caso de datos homogéneos donde el modelo gaussiano es válido, se utiliza un modelo de mezcla de densidades gaussianas multivariante. Para el caso de datos heterogéneos, se utiliza la mezcla de densidades Gp0 que tiene en cuenta la textura. En ambos casos, los algoritmos de clasificación desarrollados se basan el método Expectation-Maximization y clasificación MAP. Son algoritmos no supervisados con una instancia de selección de modelo que permite detectar automáticamente la cantidad de clases relevantes en la escena. Esto asegura el modelo de menor complejidad para la escena dada en función de la distribución utilizada, y por otro lado, evita la necesidad de especificar a priori el número de clases.Facultad de Ingenierí

Detección de bordes para imágenes SAR polarimétricas

En este trabajo se estudia la detección de bordes en una imagen SAR polarimétrica comparando el valor medio entre dos regiones. Se considera un modelo de datos complejo Gaussiano de media no nula que conduce a la utilización del test de Hotelling generalizado con distribución F. Se evalúa el desempeño del test para datos sintéticos y se verifica su correspondencia con el modelo teórico, independiente de la cantidad de datos considerados. Por otro lado, se aplica el test a datos reales, obteniéndose resultados insatisfactorios. Finalmente, se analizan las causas de los resultados, y se propone una posible mejora del modelo considerando ruido multiplicativo.Facultad de Ingenierí

Detección de bordes para imágenes SAR polarimétricas

En este trabajo se estudia la detección de bordes en una imagen SAR polarimétrica comparando el valor medio entre dos regiones. Se considera un modelo de datos complejo Gaussiano de media no nula que conduce a la utilización del test de Hotelling generalizado con distribución F. Se evalúa el desempeño del test para datos sintéticos y se verifica su correspondencia con el modelo teórico, independiente de la cantidad de datos considerados. Por otro lado, se aplica el test a datos reales, obteniéndose resultados insatisfactorios. Finalmente, se analizan las causas de los resultados, y se propone una posible mejora del modelo considerando ruido multiplicativo

Detección de bordes para imágenes SAR polarimétricas

En este trabajo se estudia la detección de bordes en una imagen SAR polarimétrica comparando el valor medio entre dos regiones. Se considera un modelo de datos complejo Gaussiano de media no nula que conduce a la utilización del test de Hotelling generalizado con distribución F. Se evalúa el desempeño del test para datos sintéticos y se verifica su correspondencia con el modelo teórico, independiente de la cantidad de datos considerados. Por otro lado, se aplica el test a datos reales, obteniéndose resultados insatisfactorios. Finalmente, se analizan las causas de los resultados, y se propone una posible mejora del modelo considerando ruido multiplicativo.Facultad de Ingenierí

Detección de bordes para imágenes SAR polarimétricas

En este trabajo se estudia la detección de bordes en una imagen SAR polarimétrica comparando el valor medio entre dos regiones. Se considera un modelo de datos complejo Gaussiano de media no nula que conduce a la utilización del test de Hotelling generalizado con distribución F. Se evalúa el desempeño del test para datos sintéticos y se verifica su correspondencia con el modelo teórico, independiente de la cantidad de datos considerados. Por otro lado, se aplica el test a datos reales, obteniéndose resultados insatisfactorios. Finalmente, se analizan las causas de los resultados, y se propone una posible mejora del modelo considerando ruido multiplicativo.Facultad de Ingenierí

Receptor DCS para el satélite SAC-D/AQUARIUS : Desde el concepto a los ensayos integrados

La Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CoNAE) ha incluido en la misión SAC-D/ AQUARIUS un receptor destinado a la recolección satelital de datos provenientes de plataformas terrestres. El Grupo de Investigaciones en Comunicaciones Digitales (GriDCOMD) ha suscripto un convenio para realizar el desarrollo, integración y ensayos de dicho receptor. El sistema de recolección satelital de datos está basado en sistemas ya existentes como el ARGOS (EEUU-Francia) y el SCD (Brasil) y es compatible con ellos. Se describe el trabajo realizado, poniendo de manifiesto las particularidades que existen en el desarrollo y la transferencia de un prototipo utilizable (Modelo de Proto Vuelo). También se reseñan las prospectivas de este trabajo, que en la actualidad redunda en la firma de un segundo convenio para el diseño de las plataformas terrestres.Facultad de Ingenierí

Desarrollo e implementación de radar FMCW de baja potencia

Este artı́culo presenta el análisis teórico detallado, el diseño y la implementación de un radar FMCW (Frequency- Modulated Continuous Wave), junto con mediciones que ponen a prueba su funcionamiento y los resultados correspondientes. El radar FMCW se diferencia del radar convencional ya que transmite una señal de onda continua, en lugar de pulsos, modulando linealmente su frecuencia. El propósito principal de este artı́culo es destacar las cualidades distintivas de los radares FMCW, como su bajo costo, facilidad de construcción, alta resolución y eficiencia en términos de consumo de energı́a, y se identifican las áreas de aplicación en las que estos sistemas pueden ser particularmente apropiados. Los resultados preliminares obtenidos en este estudio resaltan la eficacia del radar FMCW de baja potencia, evidenciando su capacidad para obtener mediciones precisas con una buena resolución, sin demandar altos niveles de potencia. Este trabajo contribuye a la comprensión de las aplicaciones prácticas y el potencial de los sistemas FMCW en diversos campos.Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señale

ISDB-T Based Passive Bistatic Radar Testbed

This paper presents the implementation of a Passive Bistatic Radar (PBR) testbed that exploits the Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-T) signal, a standard operating in South America and Japan, as an illuminator of opportunity. The system is characterized, and its performance is analyzed. Real experimental results are presented and compared with flight data services, demonstrating the effectiveness of the system.Facultad de Ingenierí

Design of a Multiport Microwave Modulator for Dynamic Polarization Reconfiguration

This paper presents a seven-port modulator capable of switching the polarization state of the transmitting signal. Similar to the six-port modulator, the proposed device modulates the carrier signal through the reflection coefficients generated by four variable loads. The additional seventh port allows feeding two antennas or a dual-port antenna. The loads control both the complex envelope and the polarization of the transmitted carrier signal. The mathematical model of the device, developed in this paper, is applied to analyze its performance and different modes of operation. For validation, a prototype is manufactured for a center frequency of 1575.42 MHz. It is used to generate M-quadratic-amplitude modulation at different polarizations. The signals recorded at the output of the prototype show good agreement with the values predicted by the model.Fil: Venere, Alejandro Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; ArgentinaFil: Fernández Michelli, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; ArgentinaFil: Hurtado, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; ArgentinaFil: Muravchik, Carlos Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentin