Modeling and simulation of point spread functions for advanced sar systems

Abstract

This work deals with the treatment of remotely sensed or sensory data in order to extract important information to the users. Sensory data are data collected from physical systems, by using sensors, such as the synthetic aperture radar (SAR) system. A fundamen- tal stage in SAR processing is computation of its point spread function (PSF), necessary for raw data generation. The PSF contains the backscattered energy of a single point target on the Earth, allowing the extraction of surface information. The e®ort of this work is concentrated in the development of a mathematical model for PSF simulations and SAR raw data generation. The SAR impulse response is modeled in a time-frequency analysis context as the radar ambiguity function of a single point in the spatial object domain. The simulation algorithms were programmed using the functional programming style to get modularity. These algorithms were developed and tested in Matlab. The mathematical model was validated using a methodology based on theoretical formulations available in the literature. Simulations results demonstrated that not only the model is valid, but also the e±ciency of the implemented algorithms as a tool for modeling and simulation of SAR impulse response functions.

Este trabajo atiende el tratamiento de datos obtenidos remotamente a través de sensores o datos sensoriales, con la finalidad de extraer información importante para los usuarios de dichos datos. Estos datos son colectados por sistemas físicos de percepción remota, tales como, los sistemas de radar de abertura sintética (SAR). Una etapa funda- mental en el procesamiento de datos de SAR es la computación de la función de extensión de punto (PSF, por sus siglas en inglés) para la generación de los datos crudos, ya que esta contiene la energía retejada de un solo punto sobre la Tierra, permitiendo la extracción de información de la superficie. El esfuerzo de este trabajo se concentró en el desarrollo de un modelo matemático para la simulación de la respuesta de impulso y la generación de datos crudos de los sistemas SAR. La respuesta de impulso de los sistemas SAR fue modelada en un contexto de análisis de tiempo-frequencia como la función de ambigüedad de un solo punto en el dominio espacial del objeto. Los algoritmos para las simulaciones fueron desarrollados y probados en Matlab. El modelo matemático fue validado con una metodología basada en formulaciones matemáticas disponibles en la literatura. Los resultados obtenidos de las simulaciones no solo demostraron que el modelo es válido, sino también la eficiencia de los algoritmos implementados como una herramienta para el modelaje y simulación de la respuesta de impulso de los sistemas SAR.