11/6/15  

1  

Radar  Remote  Sensing  

Introduc6on  to  Radar  Review  •  Wavelengths  •  Sensor  basics  •  Geometry  •  Polariza6on  •  Aperture  

•  BackscaEer  •  Speckle  •  Interferometry  •  Sensors  

11/6/15  

2  

What  is  Radar?  Radio  Detec6on  And  Ranging  

What  is  Radar?  Radio  Detec6on  And  Ranging  

• Ac6ve  sensor  (provides  its  own  source  of  energy)  – Transmits  pulses  and  receives  returns  (backscaEer)  

•  Passive  Radar  (detects  emiEed  radar  waves)  – Satellite  FOV  must  be  large  to  detect  emiEed  signals  

11/6/15  

3  

Range

Pulse

Backscatter

Target

Passive   Ac6ve  

Radar  Geometry  

Slant  Range  

Ground  Range  

11/6/15  

4  

Radar  Geometry  

Layover  Foreshortening  

Shadow  

Polariza6on  of  Radar  

HH   VV  

HV  

11/6/15  

5  

Polariza6on  of  Radar  

Polariza6on  of  Radar  

TransmiEed  

Received  

TransmiEed   Received  

Horizontal Vertical

11/6/15  

6  

Radar  Aperture:  Real  vs.  Synthe6c  •  Real  aperture  systems  require  a  long  antenna  to  focus  energy  to  a  small  area  on  the  ground  – If  the  area  illuminated  is  too  large,  reflec6ons  from  mul6ple  targets  are  averaged    

– Smaller  area  illuminated  preserves  features  

Radar  Aperture:  Real  vs.  Synthe6c  •  Synthe6c  aperture  radar  (SAR)  systems  allow  smaller  antennas  while  maintaining  resolu6on  – The  area  is  illuminated  by  the  sensor  over  a  6me  interval  as  the  system  moves  along  a  flight  path  

– Reflected  signals  are  averaged  – SAR  is  more  common  on  satellite  plaXorms  

11/6/15  

7  

Synthe6c  Aperture  Radar  (SAR)  

Radar  Range  Equa6on  

PR  =  (PTG2λ2LTσ)/((4π)3R4)    

PR  =  Power  received  PT    =  Power  transmiEed  G  =  Antennae  gain  λ  =  Wavelength  L  =  Losses  R  =  Range  σ  =  BackscaEer  coefficient  

11/6/15  

8  

Radar  BackscaEer  •  BackscaEer  value  is  dependent  on:  

– System  variables:  wavelength,  polariza6on,  incidence  angle    

– Landscape  parameters:  surface  roughness,  soil  moisture,  vegeta6on,  and  local  topography  

 

Radar  BackscaEer  

11/6/15  

9  

Radar  Speckle  •  Salt-­‐and-­‐pepper  effect  from  mul6ple  scaEering  mechanisms  in  the  return  signal  

•  Use  speckle  reduc6on  filtering  – Common  filter  is  an  averaging  technique  using  a  moving  window  across  the  image  (ex.  3  x  3  pixel)  

Radar  Interferometry  •  Using  two  images  with  different  view  angles,  the  phase  difference  can  explain  differences  in  height  (i.e.  plaXorms  with  two  sensors,  or  images  from  different  dates)  

•  Applica6on  examples:  earthquakes  and  glaciers  

11/6/15  

10  

Check  Your  Radar  Understanding  •  What  are  some  of  the  advantages  of  radar  over  op6cal?    Disadvantages?  

•  What  are  some  factors  that  determine  the  pixel  value  of  an  object  in  a  radar  image?  

11/6/15  

11  

MythBusters  "One  of  the  most  feared  weapons  in  a  police  officer's  arsenal  is  the  dreaded  radar  gun.  By  firing  at  passing  cars  with  microwaves  that  then  bounce  back  at  different  frequencies,  the  devices  detect  whether  drivers  are  cruising  over  the  speed  limit.    MythBusters  Tory  Belleci,  Kari  Byron  and  Scome  Chapman  tried  out  a  lineup  of  supposed  radar  gun-­‐dodging  tricks,  including  jingling  keys  at  the  radar  gun;  hanging  disco  balls  and  CDs  from  rearview  mirrors;  installing  LED  light  license  plates;  and  covering  hubcaps  and  an  en6re  car  in  aluminum  foil.  The  team  also  assembled  a  microwave  gun  and  aluminum  foil-­‐shoo6ng  gun  meant  to  scramble  the  police  radar  gadgets.  As  a  last  resort,  the  MythBusters  even  covered  their  test  Cadillac  in  maEe  black  paint  in  hopes  of  sneaking  it  past  the  radar  undetected.    But  as  the  MythBusters  suspected,  none  of  these  stealth  tac6cs  helped  them  give  the  radar  gun  the  slip.    Let  the  busted  myth  be  a  lesson  to  lead-­‐footed  folks  everywhere  —  the  only  surefire  way  to  pass  by  police  speed  guns  without  gemng  caught  is  to  drive  the  speed  limit."