Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma rede planar de antenas em tecnologia microfita para Radar de Abertura Sintética (SAR) polarimétrico, de alta resolução, para uso em sensoriamento remoto. A rede foi projetada a partir de especificações estabelecidas para operação em banda L (1,2 a 1,3 GHz), com características que atendem boa parte das necessidades atualmente existentes no Brasil. Ressalta-se que a implementação desta tecnologia, importante devido às dimensões continentais do Brasil, é perfeitamente viável e agregará um grande valor ao desenvolvimento econômico e social do país, bem como sua relevância frente à segurança nacional. Inicialmente é descrito o sistema SAR, enfatizando suas vantagens e a relevância quanto ao emprego desta tecnologia à luz das necessidades brasileiras. Exemplos de sistemas operando, tanto em plataformas orbitais, quanto em aerotransportadas, são apresentados com o objetivo de informar e preparar o leitor para um melhor entendimento deste trabalho. Em seguida, introduz-se o elemento irradiador em tecnologia de microfita, onde uma série de topologias é estudada com o objetivo de escolher aquela que melhor se adapta às necessidades de um sistema SAR polarimétrico. Uma vez definido o elemento irradiador, um sistema imageador em banda L é especificado para operar em uma aeronave EMB-120 (Brasília). Por fim, uma rede planar de antenas, que utiliza a topologia do elemento irradiador previamente projetado, é desenvolvida seguindo as especificações determinadas pelo sistema em questão. Para todas as antenas projetadas, foram desenvolvidos protótipos, cujos resultados experimentais concordaram muito bem com os preditos por programas comerciais, que auxiliaram nos seus respectivos projetos. Salienta-se ainda a importância da parte prática desenvolvida neste trabalho, pois as dificuldades e, sobretudo, o desafio que a implementação de uma rede de antenas deste porte representa, apontam para o elevado estágio alcançado pelo Laboratório de Antenas e Propagação (LAP) do ITA.

Neste trabalho é feita a análise da expansão e contração de imagens SAR realizada pelo algoritmo de síntese de imagens denominado Chirp Scaling. O processo de mudança de escala da imagem SAR pode ser utilizado, por exemplo, para o registro de imagens visando a sua utilização nos processos de interferometria e no calculo da coerência entre imagens. Faz-se a descrição do algoritmo Chirp Scaling e analisam-se duas metodologias para a mudança da escala da imagem nas dimensões azimutal (direção de vôo do sensor) e radial (direção de propagação da onda eletromagnética). A título de comparação é feita a análise do algoritmo de síntese de imagens denominado Range-Doppler. As duas metodologias de escalonamento utilizadas no algoritmo Chirp Scaling foram avaliadas por intermédio de imagens de alvos pontuais simuladas e por imagens do sensor orbital ERS-1/2.

Com a tendência do desenvolvimento de radares de abertura sintética (SAR) com capacidade polarimétrica, faz-se necessária a geração de algoritmos de processamento de imagens específicos e adequados para aproveitar todo o potencial do sensor. As técnicas de processamento de imagens SAR polarimétricas, baseadas em cálculos estatísticos e modelos eletromagnéticos, são relativamente recentes e muito promissoras, não só pelo estabelecimento dos chamados parâmetros polarimétricos, tais como: entropia, anisotropia e ângulos alfa e beta, como também pela possibilidade do cálculo da resposta polarimétrica de alvos presentes nas imagens. O trabalho realizado estudou os princípios da polarimétrica SAR que envolvem a matriz de espalhamento, o vetor espalhamento e a sua matriz coerência, o cálculo dos parâmetros polarimétricos, a representação de uma onda elipticamente polarizada pelo vetor de Stokes e o cálculo da resposta polarimétrica principal e cruzada de um alvo. Analisa-se, comparativamente, o desempenho da resposta polarimétrica e de uma variação da matriz de Müller na classificação de alvos em uma imagem SAR. Para o teste do desempenho da resposta polarimétrica na classificação de imagens, utilizou-se uma imagem SAR polarimétrica do sensor aerotransportado ESAR, na banda L, do Instituto de Microondas e Radar, do Centro Alemão de Pesquisa Aeroespacial (DLR).

Existe hoje uma necessidade muito grande, em muitos campos de estudo sobre o nosso planeta, de se conhecer precisamente topografias de terrenos. O imageamento SAR (Radar de Abertura Sintética) é uma técnica que traz uma significante contribuição para o mapeamento topográfico, permitindo gerar modelos digitais de elevação (DEM) e imagens de amplitude (imagens SAR). A tecnologia de sensoriamento remoto por radar é a mais avançada do mundo, utilizando justamente a interferometria SAR (InSAR) e, graças a essa técnica de geração de imagens, é possível obter uma enorme variedade de mapas com grande qualidade, de grandes áreas, de maneira rápida e econômica, e em quaisquer condições climáticas e de iluminação. Mas, a geração de imagens de amplitude apresenta um resultado, a princípio, radiometricamente descalibrado, pois a visada lateral do radar, juntamente com as características da antena do SAR e os movimentos do avião fazem com que essa imagem apresente variações de brilho. E, um dos maiores desafios encontrados atualmente pelo imageamento SAR é exatamente realizar a calibração radiométrica, tornando possível a utilização das imagens de amplitude para aplicações cartográficas, como por exemplo, classificação e planimetria. Neste trabalho faz-se o estudo do processo de calibração e propõe-se uma nova metodologia, na qual uma imagem SAR ideal é simulada (com os parâmetros geométricos da iluminação de uma cena e com os parâmetros do radar) e, com ela, estima-se os coeficientes que serão utilizados na calibração da imagem real da cena. Faz-se também uma comparação entre o método proposto com outros tipos de calibração, utilizando-se imagens do SAR aerotransportado OrbiSAR-1 para os testes e avaliações.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma representacao de conhecimento que permite declarar e manter informacoes que possam contribuir para a interpretacao de fenomenos meteorologicos via imagens de radar. O formalismo proposto baseia-seno metodo de representacao de conhecimentos por Quadros (Frames) eutiliza o modelo Quadro-Negro (Blackboard). Este ultimo foi adaptado para manter informacoes sobre imagens de radar meteorologico dentrodas varias situacoes observadas no mundo real. O objetivo desta representacao e o desenvolvimento de sistemas baseados em tecnicasde Inteligencia Artificial para auxiliar na tarefa de integracao e interpretacao de imagens de radar e informacoes provenientes de outras fontes de dados. Dentre tais fontes, destacam-se: Plataforma de Coleta de Dados, Avionica, Imagens de Satelites, etc. Apresenta-se tambem um prototipo, onde podem-se observar detalhesde implementacao de um sistema que utiliza o formalismo proposto na declaracao e coordenacao do conhecimento dentro de um estudo decaso.

O Radar de Abertura Sintética (SAR) tem sido extensivamente utilizado em diversas aplicações de sensoriamento remoto. Uma destas aplicações, no âmbito de defesa, é a detecção de alvos móveis de superfície através de técnicas denominadas Ground Moving Target Indication (GMTI). A maioria dessas técnicas, encontradas na literatura, preconiza o uso mínimo de duas antenas para o SAR, o que equivale a ter praticamente dois sensores SAR numa mesma plataforma. O uso de duas ou mais antenas também pode ser proibitivo, principalmente em frequências mais baixas, onde se exige uma separação entre as antenas que pode ser inviabilizada pelo tipo de plataforma que transporta o SAR. Este trabalho analisa uma proposta de detecção e medição completa da velocidade de alvos móveis utilizando-se somente uma antena, a qual exige um processamento de sinais mais complexo e custoso computacionalmente que o processamento SAR normal. Na análise são enfatizadas as hipóteses consideradas e os procedimentos de cálculo para se obter expressões que possam ser implementadas em um processador SAR. A proposta teórica analisada é implementada e testada em um ambiente simulado em MATLAB, onde são considerados alvos móveis com diferentes velocidades, clutter estático e o ruído térmico. São realizadas análises dos resultados obtidos nas bandas S e P. A utilização desse processador na banda P necessita de melhoras antes de poder ser considerada prática. Na banda S os resultados são compatíveis com o reportado na literatura.

Sistemas de imageamento utilizando Radar de Abertura Sintética (SAR) podem ser utilizados com a finalidade de detectar alvos móveis na superfície terrestre, destacando-os do ambiente de fundo. A combinação coerente de pulsos provenientes de múltiplos canais de recepção permite a supressão desta interferência e técnicas de processamento de sinal apropriadas conduzem a uma caracterização adequada do posicionamento e velocidade dos alvos em movimento. O presente trabalho apresenta um estudo e implementação das metodologias Displaced Phase Center Antenna (DPCA) e Along-Track Interferometry (ATI) para detecção e estimação de velocidade radial de alvos pontuais em diferentes ambientes simulados. Com a finalidade de estimar a velocidade azimutal dos alvos de interesse foram utilizadas técnicas de multivisada durante o processamento. O comportamento de alvos móveis em imagens SAR é analisado e uma arquitetura de processador Range-Doppler modificada é implementada de forma a corrigir os efeitos que degradam a qualidade da imagem. Atinge-se uma melhor caracterização dos alvos e o método combinado das metodologias permite detectar alvos com baixa velocidade em ambientes de baixa razão sinal-clutter.

O presente trabalho trata da modelagem de sistemas ativos de abertura de painéis solares. Utilizou-se a plataforma do satélite CBERS como base para as simulações. O processo de modelagem foi integralmente feito no software de simulação de sistemas mecânicos ADAMS, versões 9.1 e 10.0. Atualmente, o sistema de abertura dos painéis solares do satélite CBERS é passivo, podendo ser comprometida a segurança de componentes da asa do satélite, devido ao impacto produzido no instante do travamento na posição aberta. Este trabalho procurou fornecer informações básicas a respeito de alguns dispositivos que poderiam ser utilizados para a realização do controle ativo da abertura. Procurou-se neste trabalho, limitar-se a fornecer valores de torques necessários a um motor elétrico, de forma que este possa ser selecionado e dimensionado. Durante este processo, foram considerados várias configurações e cenários de operação do sistema, tais como o uso ou não de redutores de velocidade, motores redundantes, e alguns casos críticos em que o valor do atrito nos mancais dos painéis fosse duas vezes maior do que o esperado. Propõe-se uma alternativa de uso de um motor, de forma que o torque exigido deste fosse o menor possível, dentro dos limites de tempo e velocidade final de abertura. Neste trabalho, estudou-se também o efeito da flexibilidade dos cabos de aço do mecanismo de sincronismo no movimento de abertura dos painéis.

Este trabalho apresenta um estudo sobre técnicas para detecção de variações em sequências temporais de imagens de Radar de Abertura Sintética (SAR). Apresentam-se os aspectos relevantes das características de imagens SAR e do processo de interferometria. Analisa-se o Mapa Coerência entre duas imagens, salientando-se suas peculiaridades e características na detecção de variações entre duas imagens SAR. São dados exemplos de estimação de Mapas Coerência entre imagens SAR de sensores orbitais e aerotransportados. Propõe-se uma nova técnica para detecção de variações em sequências de imagens SAR baseada no conceito de entropia, da Teoria de Informação. Esta técnica gera uma Imagem Entropia que é analisada e comparada com o Mapa Coerência. Define-se também a Imagem Entropia para um número qualquer de imagens SAR. São dados exemplos de Imagens Entropia entre imagens SAR de sensores orbitais e aerotransportados. Mostra-se que a Imagem Entropia pode ser estimada com mais precisão que o Mapa Coerência quando são utilizadas pequenas janelas de estimação (poucas amostras). Utilizando-se simulações e imagens SAR reais, mostra-se que a Imagem Entropia é mais sensível que o Mapa Coerência nas regiões com altos valores de coerência. Nas simulações utiliza-se um método, também proposto neste trabalho, para geração de imagens SAR com coerência controlada. Propõe-se ainda a formação de uma imagem composta, onde utilizam-se as vantagens da Imagem Entropia e do Mapa Coerência na sua formação.

Este trabalho apresenta uma nova metodologia de processamento para a detecção e estimação da velocidade de alvos móveis utilizando imagens multivisada geradas a partir de um radar de abertura sintética (SAR) com um único canal de recepção. A técnica multivisada consiste na geração de imagens a partir de diferentes setores da abertura angular da antena do SAR. Neste trabalho, esta técnica é aplicada na etapa da compressão em azimute do algoritmo range-Doppler, onde um banco de filtros passa-faixa realiza a divisão do espectro azimutal em três visadas simétricas com 50% de sobreposição. Após a operação de corregistro, as visadas são utilizadas pelo algoritmo CAI (Cancellation After Interferometry) para a detecção dos alvos móveis na cena. A estimação da velocidade do alvo em azimute é realizada com base na medição do deslocamento do alvo na imagem de saída do CAI, em particular utilizando duas visadas independentes. A estimação da velocidade do alvo em range é realizada indiretamente através da medição do desvio da frequência Doppler centroide do alvo. Este deslocamento espectral é observado no espectro azimutal dos dados brutos após a correção da migração de células em range. A metodologia proposta foi capaz de atenuar o clutter estacionário da cena em 20dB utilizando o método CAI. As velocidades em ground range da ordem de 6,7km/h a 94,1km/h foram estimadas com um erro máximo de 2,50%, mesmo em cenários com SCR=-20dB (Signal-to-Clutter Ratio). As velocidades em azimute da ordem de 1,8km/h a 93,6km/h foram estimadas com um erro máximo de 12,77%, mesmo em cenários com SCR=-32dB. As simulações foram realizadas em ambiente IDL e utilizaram dados brutos simulados com alvos pontuais e parâmetros reais, adotados de forma a atender aos requisitos do Projeto FINEP 01.10.0588.00 - AeroSAR.