¿Cómo puede ICEYE-X1 capturar imágenes SAR 2D de alta resolución en "decenas de segundos"?

PRNewsWire publica la primera imagen de radar ICEYE-X1 desde el espacio dice:

La imagen completa transmitida al suelo desde ICEYE-X1 superó los 1,2 GB de datos sin procesar y abarca un área de aproximadamente 80 x 40 km en el suelo. ICEYE-X1 obtuvo la imagen en un lapso de diez segundos, viajando a una velocidad de más de 7,5 km/sy a una altitud superior a los 500 km. Coincidiendo con lo que simuló ICEYE antes del lanzamiento, la resolución final de los datos del primer satélite alcanza los 10 x 10 metros.

El radar de apertura sintética funciona mediante la combinación matemática de datos de radar registrados desde una serie de ubicaciones físicas diferentes, sintetizando efectivamente una gran apertura efectiva definida por el grupo de diferentes ubicaciones. Para obtener imágenes de la Tierra desde el espacio, esto se hace utilizando el movimiento de la propia nave espacial a lo largo de la trayectoria, y si entiendo correctamente, para obtener imágenes en 2D completas de la superficie, el muestreo transversal proviene de una gran extensión física de antenas (ver por ejemplo , esta pregunta ) o de pistas de tierra muy próximas entre sí de órbitas completamente diferentes.

El pasaje citado dice que la imagen se tomó en solo decenas de segundos, lo que creo que significa que aquí no se usan varios pases. Dado que el ancho total de la nave espacial es de solo unos 3,2 metros, y la longitud de onda probablemente no sea mucho menor que un centímetro, la resolución transversal a una altitud de 500 km debería ser de aproximadamente 1 km.

Pero la imagen publicada de 1600 x 1600 píxeles parece estar bastante cerca de una resolución de 1 píxel. No creo que este sea un parche de Alaska de 1600 x 1600 km.

Pregunta: ¿Cómo puede ICEYE-X1 capturar imágenes SAR 2D de alta resolución en "decenas de segundos"?

editar: mirando las imágenes, los bordes que miran hacia la parte superior son mucho más brillantes que los que miran hacia la parte inferior, lo que sugiere que los reflejos se registraron oblicuamente en lugar de arriba hacia abajo (nadir). Me pregunto si la tasa de cambio de la longitud de la ruta que es diferente para las diferentes posiciones cruzadas podría ser la característica distintiva que produce la resolución en esa dirección.

Ver también:

a continuación: imagen de "Primera luz" del comunicado de prensa . Abrir en nueva ventana para ver tamaño completo. ¡El SatCat ni siquiera ha clasificado los objetos de carga útil de 2018-004, y uno de ellos ya está " twitteando " imágenes a la Tierra!

Leyenda : Primera imagen de radar ICEYE-X1 desde el espacio de la Reserva Nacional Noatak, Alaska

ingrese la descripción de la imagen aquí

Respuestas (3)

ICEYE-X1 no tiene una antena verticalmente grande, por lo que solo puede proporcionar datos 2D. Para interpretar la imagen correctamente, puedes imaginar el satélite cruzando la parte superior de la imagen de izquierda a derecha, mirando hacia los lados. Los ejes son:

  • eje x: posición a lo largo de la pista
  • eje y: rango de inclinación
  • eje de color: reflectividad

Ninguna de estas medidas requiere una antena grande. La resolución a lo largo de la trayectoria la proporciona la apertura sintética y la resolución a distancia es naturalmente buena con cualquier radar (solo depende del ancho de banda).

Un radar con capacidad 3D podría dar la distancia y la altura del suelo en lugar de solo el rango inclinado.

Sí, esta es exactamente la respuesta a la pregunta "¿Cómo puede..." que estoy buscando. Después de pensar un poco, ahora entiendo lo que quiere decir con la distinción entre 2D y 3D. Para una sola imagen sin procesar, los datos de rango no le indican la ubicación real en el espacio 3D, por lo que un retraso determinado es una combinación de la distancia a lo largo de la superficie del geoide (por ejemplo) más la altitud sobre el geoide. Sin embargo, las imágenes no existen en un "vacío" y, por lo tanto, una sola imagen puede interpretarse en el contexto de otras imágenes y datos conocidos. ¡Gracias por esta respuesta completa!

Algunos problemas con lo que incluiste:

  1. La resolución se indica como 10 m en el bit que incluyó.
  2. El tamaño de la imagen era de 80 km/ 40 km
  3. La frecuencia es de 10 GHz , lo que significa una longitud de onda de unos 3 cm.
  4. La antena SAR es desplegable, lo que significa que el ancho de haz efectivo puede ser mayor que el del satélite. Eso sí, el ancho total es de unos 3,2 m, como indicaste.

La resolución teórica real de una imagen se puede encontrar a partir de esta fuente , y en realidad es el tamaño de la antena, lo que significa que una antena más pequeña dará una resolución más alta. Por lo tanto, la resolución máxima es en realidad de 1,6 m, o la mitad del tamaño de la antena.

También parece que el ancho de haz real podría ser de 200 km. Si ese es el caso, parece probable que lo concentren en la sección de 80x40 km, pero que hayan aumentado la resolución por lo demás.

Tenga en cuenta que el tiempo de repetición es de 6 kHz, lo que significa que se utilizan 6k imágenes por segundo, o al menos 60k durante el período de tiempo durante el cual el satélite pasa por encima.

Creo que la clave de la respuesta radica en la vista oblicua, como mencioné en la pregunta. Después de publicar la pregunta por primera vez, noté la asimetría en la imagen. Al mirar solo hacia un lado, la dimensión transversal de la imagen se correlaciona con el tiempo de retorno (rango-resolución). Creo que una explicación bastante simple del uso del tiempo de retorno para la trayectoria cruzada, más el movimiento de la nave espacial para la trayectoria sería lo suficientemente bueno aquí, aunque sea una simplificación. La clave es que ninguno de ellos requiere una antena grande, ni pases múltiples espaciados muy de cerca, que es lo que he preguntado.

Divulgación completa: empleado de ICEYE, haré todo lo posible para responder. ¡Gracias por preguntar y estar interesado en ICEYE-X1!

La "cantidad de segundos" se refiere a la cantidad de tiempo que el satélite está activamente generando imágenes de datos para un cuadro individual.

No recomendaría consultar el artículo actual de Spaceflight101.com para conocer las especificaciones técnicas del ICEYE-X1.

Desafortunadamente, la imagen original de Alaska en el comunicado de prensa de CISION/PR Newswire ha sido ampliada por el propio servicio a un tamaño de 1600x1600 píxeles, lo que puede haber causado una confusión innecesaria. La imagen publicada "original" en la sección de comunicados de prensa del sitio web de ICEYE es la correcta ( archivo png de 925x925 píxeles ) que se debe examinar, pero ese archivo está comprimido desde el verdadero original.

Más imágenes ICEYE-X1 SAR en una resolución mucho más alta se han puesto a disposición recientemente en el sitio web de la compañía (de forma gratuita, pero requiere completar un formulario), que puede resultarle informativo y valioso para responder a estas preguntas.

¡Gracias por aclarar esta información! Ciertamente tiene relevancia para esta pregunta sobre la resolución. Spaceflight101 generalmente proporciona excelentes datos técnicos y explicaciones. Si hay un problema en este caso, podría ser útil comunicarse con ellos directamente.
@uhoh - ¡Salud! Spaceflight101 ligeramente mejorado, ahora. Algunas otras fuentes aún están un poco apagadas, pero están mejorando. No dudes en preguntar más, ¡gracias!
¡Eso es genial! ¡OK, estaré "vigilando" a ICEYE!
Estás en las noticias, pero no exactamente en el buen sentido youtu.be/QM1eh7nq24I?t=2040
@uhoh, ¡es genial ver que este hilo continúa actualizándose! Respuestas sobre lo anterior de ICEYE: bbc.com/news/science-environment-51049746
¡decir ah! He citado ese en ¿Cómo evitan los radioastrónomos que sus receptores se quemen por el radar de imágenes terrestres de los satélites? Me alegra que recibas una notificación de mi comentario, ¡gracias por mantenerte en contacto con SE!
Hasta que alcance los 50 puntos de reputación en un sitio determinado, no puede dejar comentarios en las publicaciones de preguntas y respuestas de otras personas, pero siempre puede publicar respuestas y preguntas.
¿Cómo puede ICEYE-X1 capturar imágenes SAR 2D de alta resolución en "decenas de segundos"?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v