رادار التصوير

تعتمد عملية تقدير معلمات الجدار على أنظمة رادار النطاق العريض للغاية. وقد استُخدم رادار النطاق العريض للغاية من نوع M-sequence المزود بهوائيات بوقية ودائرية لجمع البيانات ودعم طريقة المسح. ^{[ 6 ]}

تُوفّر القياسات ثلاثية الأبعاد بواسطة رادارات ليزرية مُعدّلة السعة - مستشعر إريم ومستشعر بيرسيبترون. وتتميز هذه القياسات بأداء فائق من حيث السرعة والموثوقية في العمليات متوسطة المدى. ^{[ 7 ]}

الرادار ذو الفتحة الحقيقية ( RAR ) هو شكل من أشكال الرادار الذي يرسل حزمة ضيقة الزاوية من موجات الراديو النبضية في اتجاه المدى بزاوية قائمة على اتجاه الطيران ويستقبل التشتت العكسي من الأهداف والذي سيتم تحويله إلى صورة رادار من الإشارات المستلمة.

عادة ما يتم ترتيب النبضة المنعكسة وفقًا لترتيب وقت العودة من الأهداف، وهو ما يتوافق مع مسح اتجاه المدى.

تعتمد الدقة في اتجاه المدى على عرض النبضة. أما الدقة في اتجاه السمت فهي مطابقة لحاصل ضرب عرض الحزمة في المسافة إلى الهدف. ^{[ 8 ]}

الرادار الليزري هو تقنية استشعار عن بعد تقيس المسافة عن طريق تسليط شعاع ليزر على الهدف وتحليل الضوء المنعكس. ^{[ 10 ]}

يُستخدم الرادار الليزري للتصوير متعدد الأبعاد وجمع المعلومات. في جميع أنماط جمع المعلومات، يلزم وجود ليزرات تُرسل في نطاق آمن للعين، بالإضافة إلى أجهزة استقبال حساسة عند هذه الأطوال الموجية. ^{[ 11 ]}

يتطلب التصوير ثلاثي الأبعاد القدرة على قياس المسافة إلى أول نقطة تشتت داخل كل بكسل. لذا، يلزم وجود مصفوفة من عدادات المسافة. ويجري تطوير نهج متكامل لهذه المصفوفة. يجب أن تقترن هذه التقنية بكواشف عالية الحساسية ذات أطوال موجية آمنة للعين. ^{[ 11 ]}

يتطلب قياس معلومات دوبلر نوعاً مختلفاً من أنظمة الكشف عن تلك المستخدمة في التصوير المكاني. يجب مزج طاقة الليزر المرتدة مع مذبذب محلي في نظام غير متجانس للسماح باستخلاص إزاحة دوبلر. ^{[ 11 ]}

الرادار ذو الفتحة التركيبية (SAR) هو نوع من أنواع الرادار الذي يحرك فتحة حقيقية أو هوائيًا عبر سلسلة من المواضع على طول الأجسام لتوفير تغيرات مميزة في الإشارة المتماسكة على المدى الطويل. ويمكن استخدام ذلك للحصول على دقة أعلى.

تُنتج رادارات الفتحة التركيبية (SAR) صورة ثنائية الأبعاد. يُسمى أحد أبعاد الصورة بالمدى، وهو مقياس لمسافة "خط البصر" من الرادار إلى الجسم. يُحدد المدى بقياس الزمن من إرسال النبضة إلى استقبال صدى الهدف. كما تُحدد دقة المدى بعرض النبضة المرسلة. أما البعد الآخر فيُسمى السمت، وهو عمودي على المدى. إن قدرة رادار الفتحة التركيبية على إنتاج دقة سمت عالية نسبيًا تميزه عن أنواع الرادارات الأخرى. وللحصول على دقة سمت عالية، يلزم هوائي كبير الحجم لتركيز الطاقة المرسلة والمستقبلة في حزمة حادة. وتُحدد حدة الحزمة دقة السمت. يمكن لرادار محمول جوًا جمع البيانات أثناء تحليقه على هذه المسافة ومعالجتها كما لو كانت قادمة من هوائي طويل. تُعرف المسافة التي تقطعها الطائرة أثناء توليف الهوائي بالفتحة التركيبية. ينتج عن الفتحة التركيبية الطويلة نسبيًا عرض حزمة تركيبية ضيق، مما يُتيح دقة أعلى من هوائي أصغر حجمًا. ^{[ 12 ]}

يُعد رادار الفتحة التركيبية العكسية (ISAR) نوعًا آخر من أنظمة SAR التي يمكنها إنتاج صور عالية الدقة ثنائية وثلاثية الأبعاد.

يتكون نظام الرادار ذي الفتحة التركيبية العكسية (ISAR) من هوائي رادار ثابت ومشهد هدف متحرك. ويُعادل نظام ISAR نظريًا نظام SAR من حيث تحقيق دقة عالية في الاتجاه السمتي عبر الحركة النسبية بين المستشعر والهدف، إلا أن مشهد الهدف المتحرك في نظام ISAR يتكون عادةً من أجسام غير متعاونة.

تتطلب تقنية التصوير الراداري ذي الفتحة التركيبية العكسية (ISAR) خوارزميات ذات مخططات أكثر تعقيدًا لتصحيح أخطاء الحركة مقارنةً بتقنية الرادار ذي الفتحة التركيبية (SAR). تعتمد تقنية ISAR على حركة الهدف، وليس على حركة جهاز الإرسال، لإنشاء الفتحة التركيبية. تُستخدم رادارات ISAR عادةً على السفن والطائرات، وتوفر صورة رادارية بجودة كافية للتعرف على الأهداف. غالبًا ما تكون صورة ISAR كافية للتمييز بين مختلف أنواع الصواريخ والطائرات العسكرية والمدنية. ^{[ 13 ]}

تستخدم تقنية التصوير ثلاثي الأبعاد بالرادار أحادي النبضة صورة المدى أحادية البعد وقياس زاوية النبضة للحصول على الإحداثيات الحقيقية لكل جسم مشتت. وباستخدام هذه التقنية، لا تتغير الصورة بتغير حركة الهدف. كما تستخدم تقنية التصوير ثلاثي الأبعاد بالرادار أحادي النبضة تقنيات ISAR لفصل الأجسام المشتتة في نطاق دوبلر وإجراء قياس زاوية النبضة.

يمكن للتصوير ثلاثي الأبعاد بالرادار أحادي النبضة الحصول على 3 مناظر للأجسام ثلاثية الأبعاد باستخدام أي اثنين من المعلمات الثلاث التي تم الحصول عليها من شعاع فرق السمت، وشعاع فرق الارتفاع، وقياس المدى، مما يعني أن مناظر الأمام والأعلى والجانب يمكن أن تكون سمت-ارتفاع، سمت-مدى، وارتفاع-مدى، على التوالي.

يتكيف التصوير أحادي النبضة عمومًا مع الأهداف القريبة، والصورة التي يتم الحصول عليها بواسطة التصوير ثلاثي الأبعاد بالرادار أحادي النبضة هي الصورة الفيزيائية التي تتوافق مع الحجم الحقيقي للجسم. ^{[ 14 ]}

يستفيد رادار التصوير رباعي الأبعاد من مصفوفة هوائيات متعددة المدخلات والمخرجات (MiMo) للكشف عالي الدقة عن أهداف ثابتة ومتحركة متعددة ورسم خرائطها وتتبعها في آن واحد. وهو يجمع بين التصوير ثلاثي الأبعاد وتحليل دوبلر لإضافة بُعد إضافي هو السرعة. ^{[ 15 ]}

يقيس نظام رادار التصوير رباعي الأبعاد زمن انتقال الإشارة من كل هوائي إرسال (Tx) إلى الهدف، ثم عودتها إلى كل هوائي استقبال (Rx)، ويعالج البيانات من الأشكال الإهليلجية المتعددة المتكونة. وتكشف نقطة تقاطع هذه الأشكال الإهليلجية - المعروفة بالبقعة الساخنة - عن الموقع الدقيق للهدف في أي لحظة معينة.

بفضل تنوع استخداماته وموثوقيته، يُعدّ رادار التصوير رباعي الأبعاد مثاليًا للمنازل الذكية، والسيارات، ومتاجر التجزئة، والأمن، والرعاية الصحية، والعديد من البيئات الأخرى. وتُقدّر هذه التقنية لجمعها بين جميع مزايا الكاميرا، والليدار، والتصوير الحراري، والموجات فوق الصوتية، مع مزايا إضافية.

• الدقة : تتيح مصفوفة هوائيات MiMo الكبيرة الكشف الدقيق عن الأهداف الثابتة والمتحركة المتعددة وتتبعها في وقت واحد.
• الكفاءة من حيث التكلفة : تكلفة رادار التصوير رباعي الأبعاد تقارب تكلفة مستشعر الرادار ثنائي الأبعاد، ولكن مع قيمة مضافة هائلة: بيانات أكثر ثراءً، ودقة أعلى، ووظائف أكثر، مع توفير توازن مثالي بين السعر والأداء.
• المتانة والخصوصية : لا تتضمن هذه التقنية أي عدسات، مما يجعلها متينة في جميع ظروف الإضاءة والطقس. لا يتطلب رادار التصوير رباعي الأبعاد خط رؤية مباشر مع الأهداف، مما يُمكّنه من العمل في الظلام والدخان والبخار والوهج والطقس العاصف. كما أنه يضمن الخصوصية والمراقبة السرية، وهو أمر بالغ الأهمية في جميع القطاعات.