CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

OIM-HJEROMAN SISTEMAS DE ARMAS Función Detección Universidad de Massachusetts Lowell, ("University of Massachusetts Lowell" ó "UMass Lowell") es una de las cinco universidades dependientes de la Universidad de Massachusetts. Con asiento en la ciudad de Lowell, Massachusetts.. 08-05-2015 PENSAR EN NACIÓN

TECNICA ISAR-SAR-3

DE LA PORTADA

Con la aparición de nuevas técnicas de radar que se ponen en evidencia con SAR, SLAR, HOLOGRÁFICO y la técnica ISAR que se describirá, también surgieron métodos de análisis-resolución de imágenes que pudieron ser digitalizadas. Las imágenes muestran; a la izquierda, una clásica imagen estándar de Fourier y a la derecha una imagen obtenida mediante una reconstrucción rápida de Pixon obtenida desde un avión a partir de datos de imágenes de un radar de apertura sintética (ISAR). El método de reconstrucción de imágenes Pixon proporciona una excelente herramienta que rechaza ruido y proporciona mayor capacidad de interpretación. Las rayas horizontales en la zona de la cola son el resultado de múltiples reflexiones y en realidad son útiles para identificar el tipo de aeronave. Por otro lado se examinaron varios conjuntos de datos simulados HXT, por síntesis de Fourier o bien utilizando tanto el método ® pixon y los algoritmos de reconstrucción de imagen MEM. Como resultado dada la mejor supresión de las fuentes espurias en las reconstrucciones, el resultado es que el algoritmo Pixon es mejor fotométricamente. Sin embargo, el algoritmo Pixon se manifiesta en un orden de magnitud más lento que otros algoritmos.

CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

INTRODUCCION ISAR es una técnica de radar coherente capaz de generar imágenes Distancia-Doppler, de blancos no-cooperativos. Tales imágenes pueden ser útiles para; en el instante (sobre pantalla) y a posteriori de esquemas de exploración, para la reconocimiento y/o identificación. La técnica ISAR complementa el trabajo de otros sensores generadores de imágenes, tales como cámaras pasivas o sistemas láser-radar, los cuales de por si pueden ver reducidas sus prestaciones para ciertas condiciones atmosféricas calificadas como adversas. En el radar NDT para infraestructuras civiles, eventualmente blancos militares, la respuesta inversa que proporciona una radar de apertura sintética (ISAR) se puede utilizar para reconstruir el perfil en profundidad de las estructuras de varias capas (por ejemplo, estructuras de hormigón retro hechas / reforzadas, aun aquellas reforzadas con compuestos de polímeros reforzado con fibra (FRP), a partir de mediciones de reflexión distantes . Esta capacidad puede ser atractiva para evaluar el estado en el campo de los sistemas de infraestructuras civiles (por ejemplo, puentes, presas, túneles, aeropuertos, etc.) de una manera práctica, debido a sus características; (1) La inspección a distancia elimina los problemas asociados con los métodos de contacto, y (2) la inspección área permite la evaluación eficiente para una gran cantidad de sistemas de exploración de blancos.

Este método también se lo denomina, (FAR-NDT), “far-field-airborne-radar”..El propósito de este apunte es una introducción a la técnica ISAR, mencionando principios del método sobre la cual se seguirá trabajando, sobre todo el referido a la reconstrucción de las imágenes utilizado para el procesamiento de las mediciones de campo lejano, ISAR recogidos. El método de reconstrucción de la imagen se basa en los métodos (TR)de reconstrucción tomográfica, e implementado por el algoritmo de retroproyección rápida. ISAR que se ve como una captura desde un vuelo circular de SAR (radar de apertura sintética). La Figura 1 ilustra la configuración geométrica de la que se valen las mediciones, en un sistema cartesiano 3D, con una indicación importante, los límites del dominio G que corresponderían a una fracción o total de la imagen de interés. Mientras que la Figura 2 muestra el plano de las mediciones ISAR.

Figura 1. Mediciones en ISAR

Resumiendo; el método de campo lejano NDT, constituye un conjunto de ensayos no destructivos con capacidad para detectar al menos, los defectos, daños y condiciones de refuerzo en regiones próximas a la superficie de los sistemas aquellos denominados multicapas, tal como estructuras civiles y hasta fortificaciones de uso militar, utilizando mediciones ISAR mono-estáticas de campo lejano, Con el desarrollo de un algoritmo de formación de imágenes y la ejecución de una imagen progresiva centrada en el algoritmo.

Posición inicial

Posición final

Dominio G sobre el suelo

CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

ANALÍTICO

Figura 2. Mediciones sobre el plano de visión

En un planteo ISAR, el versor (vector unidad) de la onda incidente se define como;

En donde ϴi es el ángulo entre el vector unidad y el eje z, Φi es el ángulo entre el versor y el eje x. El radar

está localizado a una distancia Rs y representado por un vector ( r )s , en el cual sus componentes sobre los

ejes x, y, z están dados por;

El módulo del vector ( r )s es Rs. Suponiendo una distribución Gaussiana en amplitud sobre el dominio de

forma circular del suelo que tiene un radio g y conteniendo N valores de elementos de respuesta de una

superficie ψ(ɯ)

Y la fase Φ, para el vector r0 y ɯ es;

Posición final Posición inicial

Dominio G

CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

Para simplificar, en la región de campo lejano, R sen ϴ, es usualmente mucho mayor que el radio de G y

por lo tanto el ángulo de fase del vector definido en (6) estará dado aproximadamente por:

La señal C, que es enfocada en la dirección r0 puede escribirse como:

En la cual si se toma un tiempo t que transcurre para r(t) desde 0 a v.t/Rs y para ɯ que se encuentra;

[ɯc-πB , ɯc+πB] siendo ɯc el cetro de frecuencia en radianes conocido tal que:

con la cual r=R sen.ϴ dt es tranformada a dΦi por.

También

donde kc es el número central de onda o periodo en radianes ( c = λ l f donde λ es la longitud de onda y f es la frecuencia correspondiente. Por analogía, k = c/w es el período en radianes. La señal enfocada C, según r0, se lleva a la forma siguiente;

La trayectoria de vuelo circular de las mediciones ISAR sugiere que

donde Φi es la variable angular definida localmente por Δx, Δ y , siendo Δr = (Δx2 + Δy2)1/2 .Sustituyendo

estas relaciones en C, tenemos;

CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

Integrando sobre los valores de Φ se tiene:

Pasando a:

En donde J0(x) es la función de Bessel de orden cero, (α = 0) Ver surgen de , representación integral de la función de Bessel, es la Ec 21 A su vez puede definirse como serie infinita de potencias

Integral de Bessel

CNL.OIM. HERIBERTO J E ROMAN

La resolución en alcance, Δr, está determinada por:

A partir de que k = 2π/λ y λ=c/f, Δf es la resolución de frecuencia, y nf es la longitud del vector discreto de

frecuencia ( f=nf.Δf ). Considerando el ejemplo anterior en el que λ =1/40 m (f = 12 GHz) y suponiendo

zS=h<<yS (ϴi ~π /2), la resolución espacial de las mediciones ISAR es de aproximadamente 0,00625 m

(0,25in), una cifra mucho menor que las resoluciones de alcance y alcance cruzado del radar tradicional y también las mediciones SAR. Esto demuestra la eficacia del ISAR sobre mediciones de radares tradicionales.

Figure 3 ISAR, imagen de un GFRP- de una muestra de concreto retro-adaptado con un defecto artificial incrustado en la sección media de la muestra (Tengase en cuenta que las dos señales de dispersión se deben a los bordes reflejados desde las dos tapas de la muestra References: 1. Yu, T.-Y., Distant damage-assessment method for multilayer composite systems using electromagnetic waves, J. Eng. Mech., ASCE, 137 (8): 547-560, 2011. 2. Yu, T.-Y. and O. Buyukozturk, A far-field radar NDT technique for detecting debonding in GFRP-retrofitted concrete structures, NDT/E Intl., 4:10-24, 2008.