Uma nova abordagem de imageamento em radares de abertura sintética baseada na transformada fracionária de Fourier
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/45347 |
Resumo: | O sensoriamento remoto tem sido empregado em aplicações civis e militares como vigilância, identificação de alvos, cartografia, monitoramento de desastres naturais, mapeamento para a agricultura, entre outras. Uma das ferramentas usadas para tais aplicações é o imageamento de uma região por radares de abertura sintética (do inglês synthetic aperture radar - SAR). Esse tipo de radar possui vantagens frente a outros métodos de imageamento, como a operação sob quaisquer condições climáticas ou em qualquer momento do dia. A estratégia mais utilizada para obter uma imagem a partir de dados SAR é utilizar um algoritmo por compressão intrapulso por filtro casado, especificamente o algoritmo range Doppler. O surgimento de outras técnicas de processamento de sinais possibilita o emprego de novas alternativas para compressão de pulso sem a necessidade de projetar um filtro, dentre elas a transformada fracionária de Fourier (TFrF). Neste trabalho, introduz-se um algoritmo derivado do range Doppler com o uso da TFrF de modo a eliminar a necessidade da inserção de parâmetros de funcionamento do radar para a formação de imagens. Para tanto, foi utilizada a minimização da norma-l1 do sinal no domínio fracionário como métrica para a obtenção da máxima compressão de pulso. São levantadas as soluções analíticas de cada passo do algoritmo proposto e também simuladas em software duas situações de imageamento distintas. O algoritmo proposto obteve imagens com boa focalização nos cenários considerados. Além do mais, obteve resultados quantitativos próximos para compressão de pulso quando comparado a outro método baseado na TFrF. Por fim, o estudo também propiciou uma ampliação de conhecimentos na área de processamento de sinais para sensoriamento remoto. |
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SILVA, Edmar Soares dahttp://lattes.cnpq.br/3558850735058738http://lattes.cnpq.br/2782095059190056LIMA, Juliano Bandeira2022-08-01T14:02:57Z2022-08-01T14:02:57Z2021-02-18SILVA, Edmar Soares da. Uma nova abordagem de imageamento em radares de abertura sintética baseada na transformada fracionária de Fourier. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/45347O sensoriamento remoto tem sido empregado em aplicações civis e militares como vigilância, identificação de alvos, cartografia, monitoramento de desastres naturais, mapeamento para a agricultura, entre outras. Uma das ferramentas usadas para tais aplicações é o imageamento de uma região por radares de abertura sintética (do inglês synthetic aperture radar - SAR). Esse tipo de radar possui vantagens frente a outros métodos de imageamento, como a operação sob quaisquer condições climáticas ou em qualquer momento do dia. A estratégia mais utilizada para obter uma imagem a partir de dados SAR é utilizar um algoritmo por compressão intrapulso por filtro casado, especificamente o algoritmo range Doppler. O surgimento de outras técnicas de processamento de sinais possibilita o emprego de novas alternativas para compressão de pulso sem a necessidade de projetar um filtro, dentre elas a transformada fracionária de Fourier (TFrF). Neste trabalho, introduz-se um algoritmo derivado do range Doppler com o uso da TFrF de modo a eliminar a necessidade da inserção de parâmetros de funcionamento do radar para a formação de imagens. Para tanto, foi utilizada a minimização da norma-l1 do sinal no domínio fracionário como métrica para a obtenção da máxima compressão de pulso. São levantadas as soluções analíticas de cada passo do algoritmo proposto e também simuladas em software duas situações de imageamento distintas. O algoritmo proposto obteve imagens com boa focalização nos cenários considerados. Além do mais, obteve resultados quantitativos próximos para compressão de pulso quando comparado a outro método baseado na TFrF. Por fim, o estudo também propiciou uma ampliação de conhecimentos na área de processamento de sinais para sensoriamento remoto.CNPqRemote sensing has been used in civil and military applications such as surveil-lance, target identification, cartography, monitoring of natural disasters, mapping of agricultural zones, among others. One of the tools used for such applications is the imaging of a region by synthetic aperture radar. This type of radar has advantages over other imaging methods, such as operating under any climatic conditions or at any time of the day. The most used strategy to obtain an image from SAR data is to use an algorithm for intrapulse compression by matched filter, specifically the range Doppler algorithm. The emergence of others signal processing techniques enables the use of new alternatives to pulse compression without the need to design a Ąlter, among them the fractional Fourier transform (FrFT). This work introduces an algorithm derived from range Doppler with the use of the FrFT in order to eliminate the need to insert radar operating parameters for image formation. For this purpose, the minimization of the norm-l1 of the signal in the fractional domain was used as a metric to obtain the maximum pulse compression. The analytical solutions for each step of the proposed algorithm are obtained and two different imaginf situations are simulated in software. The proposed algorithm obtained images with good focus on the scenarios considered. Furthermore, it obtained close quantitative results for pulse compression when com-pared to another method based on FrFT. Finally, the study also provided an expansion of knowledge in the area of signal processing for remote sensing.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia elétricaSensoriamento remotoRadar de abertura sintéticaCompressão de pulsoTransformada fracionária de FourierUma nova abordagem de imageamento em radares de abertura sintética baseada na transformada fracionária de Fourierinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Edmar Soares da Silva.pdfDISSERTAÇÃO Edmar Soares da Silva.pdfapplication/pdf1701852https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45347/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Edmar%20Soares%20da%20Silva.pdf4948e8aad7a7800d0eca8d0165696bccMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45347/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82142https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45347/3/license.txt6928b9260b07fb2755249a5ca9903395MD53TEXTDISSERTAÇÃO Edmar Soares da Silva.pdf.txtDISSERTAÇÃO Edmar Soares da Silva.pdf.txtExtracted texttext/plain124150https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45347/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Edmar%20Soares%20da%20Silva.pdf.txt1df2e91cd08ada8f918b7cb55f79dbabMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Edmar Soares da Silva.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Edmar Soares da Silva.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1301https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45347/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Edmar%20Soares%20da%20Silva.pdf.jpg539131e76da28af81f4b33918cd93e04MD55123456789/453472022-08-02 02:00:21.892oai:repositorio.ufpe.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212022-08-02T05:00:21Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
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