The SAR (Synthetic Aperture Radar) is a radar which acquires synthesized images with high resolution independently from the weather conditions; for these reasons the SAR plays an important role in remote sensing, when high resolution and temporal continuity are required. In the past, SAR systems main goals were the study of the interaction between electromagnetic waves and the Earth surface. Quickly the intrinsic capability of this instrument to analyze the dynamic characteristics of the observed objects and the changes of the requirements of the users made the SAR particularly fit for moving target detection in commercial, surveillance and strategic context. The development of recent multi-channel SAR systems enables the development of sophisticated techniques for the surveillance of moving objects, making this field very active research area. . This thesis addresses this particular problem by presenting an analysis of the effects of the moving targets in SAR images and by proposing two methodologies to estimate the velocity vector of objects in motion. The first methodology extracts the motion information from dual-channel SAR raw data using all the informative content of the data in amplitude and phase. It retrieves the velocity components by the reconstruction of the phase function of moving targets, due to the variability of the distance between radar and observed surface inside the synthetic aperture. The second methodology extracts the motion parameters of the ships in the sea environment using only the amplitude information. It is important note that the proposed algorithms work without a priori information. The developed schemes, when compared with these proposed in recent literature, give encouraging results using a mixture of real and synthetic data.

Il SAR (Synthetic Aperture Radar) è un tipo di radar che acquisisce immagini per sintesi con alta risoluzione e indipendentemente dalle condizioni meteorologiche e di luminosità; per queste ragioni il SAR ricopre un ruolo fondamentale nel telerilevamento quando sono richieste alta risoluzione spaziale e continuità temporale. Nel passato il SAR è stato utilizzato soprattutto per analizzare le caratteristiche del suolo terrestre, sfruttando l’interazione tra onde elettromagnetiche nella banda delle microonde e superficie terrestre. Rapidamente le capacità intrinseche di questo strumento di analizzare le caratteristiche dinamiche degli oggetti osservati hanno reso il SAR particolarmente adatto al monitoraggio di oggetti in movimento in contesti commerciali, strategici e di sorveglianza. Lo sviluppo di SAR multi-canale ne è la dimostrazione più evidente, consentendo lo sviluppo di tecniche sempre più sofisticate per la stima dei parametri di moto degli oggetti. Questa tesi si inserisce in questo contesto, presentando un’analisi degli effetti del moto in immagini SAR e proponendo due metodologie per stimare il vettore velocità di oggetti in movimento. Il primo metodo consente di ottenere le informazioni sul moto da dati grezzi di un sistema SAR a due canali sfruttando tutto il contenuto informativo dei dati in ampiezza e fase, derivando le componenti di velocità dalla ricostruzione della funzione di fase relativa agli oggetti in movimento, dovuta alla variazione della distanza tra radar e superficie osservata all’interno dell’apertura sintetica; la seconda metodologia deriva i parametri di moto delle navi sfruttando esclusivamente l’informazione di ampiezza. E’ importante ricordare che gli algoritmi sviluppati operano senza la necessità di informazioni a priori.

Radius, A. (2008). Estimation of the velocity vector of moving targets from SAR images.

Estimation of the velocity vector of moving targets from SAR images

RADIUS, ANDREA
2008-09-16

Abstract

Il SAR (Synthetic Aperture Radar) è un tipo di radar che acquisisce immagini per sintesi con alta risoluzione e indipendentemente dalle condizioni meteorologiche e di luminosità; per queste ragioni il SAR ricopre un ruolo fondamentale nel telerilevamento quando sono richieste alta risoluzione spaziale e continuità temporale. Nel passato il SAR è stato utilizzato soprattutto per analizzare le caratteristiche del suolo terrestre, sfruttando l’interazione tra onde elettromagnetiche nella banda delle microonde e superficie terrestre. Rapidamente le capacità intrinseche di questo strumento di analizzare le caratteristiche dinamiche degli oggetti osservati hanno reso il SAR particolarmente adatto al monitoraggio di oggetti in movimento in contesti commerciali, strategici e di sorveglianza. Lo sviluppo di SAR multi-canale ne è la dimostrazione più evidente, consentendo lo sviluppo di tecniche sempre più sofisticate per la stima dei parametri di moto degli oggetti. Questa tesi si inserisce in questo contesto, presentando un’analisi degli effetti del moto in immagini SAR e proponendo due metodologie per stimare il vettore velocità di oggetti in movimento. Il primo metodo consente di ottenere le informazioni sul moto da dati grezzi di un sistema SAR a due canali sfruttando tutto il contenuto informativo dei dati in ampiezza e fase, derivando le componenti di velocità dalla ricostruzione della funzione di fase relativa agli oggetti in movimento, dovuta alla variazione della distanza tra radar e superficie osservata all’interno dell’apertura sintetica; la seconda metodologia deriva i parametri di moto delle navi sfruttando esclusivamente l’informazione di ampiezza. E’ importante ricordare che gli algoritmi sviluppati operano senza la necessità di informazioni a priori.
A.A. 2007/2008
Geoinformazione
20.
The SAR (Synthetic Aperture Radar) is a radar which acquires synthesized images with high resolution independently from the weather conditions; for these reasons the SAR plays an important role in remote sensing, when high resolution and temporal continuity are required. In the past, SAR systems main goals were the study of the interaction between electromagnetic waves and the Earth surface. Quickly the intrinsic capability of this instrument to analyze the dynamic characteristics of the observed objects and the changes of the requirements of the users made the SAR particularly fit for moving target detection in commercial, surveillance and strategic context. The development of recent multi-channel SAR systems enables the development of sophisticated techniques for the surveillance of moving objects, making this field very active research area. . This thesis addresses this particular problem by presenting an analysis of the effects of the moving targets in SAR images and by proposing two methodologies to estimate the velocity vector of objects in motion. The first methodology extracts the motion information from dual-channel SAR raw data using all the informative content of the data in amplitude and phase. It retrieves the velocity components by the reconstruction of the phase function of moving targets, due to the variability of the distance between radar and observed surface inside the synthetic aperture. The second methodology extracts the motion parameters of the ships in the sea environment using only the amplitude information. It is important note that the proposed algorithms work without a priori information. The developed schemes, when compared with these proposed in recent literature, give encouraging results using a mixture of real and synthetic data.
SAR processing; MTI; ATI; velocity estimation
Settore ICAR/06 - Topografia e Cartografia
English
Tesi di dottorato
Radius, A. (2008). Estimation of the velocity vector of moving targets from SAR images.
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