Ambiguitetshåndtering ved hjelp av pulskoding i et satellittbasert SAR-system

Denne utredningen har bakgrunn i en mulighetsstudie av norsk syntetisk apertur-radar (SAR)- satellitt for havovervåkning. Her er ambiguiteter, eller flertydigheter, blitt identifisert som en viktig utfordring. Ambiguiteter er energi som kommer til syne også andre steder i et SAR-bilde enn der sprederne som er opphav til energien befinner seg. Kravene som må oppfylles for å unngå ambiguiteter i et SAR-system leder til et minimumskrav til effektivt antenneareal. Ambiguitetshåndtering er en særlig aktuell problemstilling i forbindelse med mikrosatellitt-SAR, der antennearealet må være relativt lite. Det er ønskelig å finne teknikker som gjør det mulig å komme utenom de tradisjonelle begrensningene i sporbredde og kravet til antenneareal. Kravene kan omgås hvis det tillates samtidig mottak av reflekterte signaler fra mer enn én avstandssone i scenen. En forutsetning for dette er koding av pulsene. Denne utredningen er en bred gjennomgang av mulige pulskodingsteknikker for ambiguitetsundertrykkelse. Bruk av slike teknikker krever et SARsystem der signalet kan endres fra en puls til den neste. Endringene gjelder fase, modulasjon og/eller bærebølgefrekvens. Det må også tillates oversampling. Undersøkelsene har ledet frem til aktuelle kombinasjoner av teknikker som ikke tidligere er beskrevet i litteraturen. Resultatene tyder på at det med dagens teknologi ikke finnes noen generell mulighet til å komme utenom kravet til minimum antenneareal ved avbildning over land. Imidlertid kan flere teknikker gi en viss forbedring i maritime scenarioer. På åpent hav, der det er relativt få kraftige mål og lavt clutternivå, indikerer resultatene at sporbredden kan dobles i forhold til avbildning over land. Kystnære farvann havner i en mellomstilling. Her vil scenen hovedsakelig være havflate med lav tilbakespredning, men med et visst innslag av distribuerte mål. Resultatene indikerer at det i slike tilfeller kan slakkes noen titalls prosent på kravene. Det kan tenkes et fleksibelt SAR-system der ulike kombinasjoner av pulskodingsteknikker benyttes i forskjellige moduser tilpasset forholdene. Over havet vil det være naturlig å benytte store innfallsvinkler, slik at antennebeamen dekker et bredt spor og clutternivået blir lavt. Nær land kan antennebeamen rettes noe brattere, slik at den dekker et smalere spor. Det anbefales videre utredninger av et system med stor fleksibilitet. Detaljert kunnskap om hvilken metode som egner seg best og hvor høy ytelse den har vil kreve mer omfattende simuleringer som forutsetter kjennskap til SAR-modus, antennediagram og realistiske scener. Teknikker som krever prosesseringskapasitet av en helt annen størrelsesorden enn det som er tilgjengelig i dag er ikke undersøkt i denne fasen. Med tanke på mulig bruk noen år frem i tid anbefales det å se nærmere på disse metodene på litt sikt.