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For the future implementation of high speed communication,safety remains one of the main concerns. To ensurethe safety of new applications, specifically the new 5G antennas,it is crucial to know that they will not cause any harm to thehuman body. There are a few ways to test how safe a systemusing high frequency radiation is but the industry standard is byusing the Specific Absorption Rate (SAR). The SAR is directlycorrelated to the initial temperature rise in the volume exposedto radiation which is what the method used in this report is basedon. The temperature rise in a skin-like phantom due to 5 GHzexposure was recorded using an IR-camera, which in turn wasused to calculate the SAR. The purpose of this report was to testif this method is a valid way of obtaining the peak surface SAR.It was concluded that the method is valid but there are someuncertainties in regards to abstracting the method to far-fieldexposure for our considered frequency. The SAR value that isachieved in this report is 333.4 W/Kg which is high in relationto the SAR-limits in IEEE guidelines, although the set up is notsupposed to reflect a realistic use of the antenna. This is due tothe fact that the waveguide in the setup is close to measurementsample, and has a higher intensity than is to be expected fromreal world applications. The method may be applicable for farfieldexposure with a higher frequency as that would concentratethe measurable heat to the surface of the measurement sampleand would also carry more energy by default. / För all framtida implementering avhöghastighetskommunikation kommer säkerhetsgarantin varaen av de stora frågorna. För att fastställa säkerheten hos nyatillämpningar, specifikt 5G antenner, är det viktigt att vetaatt det är oskadligt för människor. Det finns olika metoderför att påvisa säkerheten i applikationer som använder sig avhögfrekvent strålning men industristandarden är att användaSAR (Specific Absorption Rate). SAR är direkt korrelerat medvärmeutvecklingen i volymen utsatt för strålning vilket är detfaktum denna rapport är baserad på. Temperaturökningeni en skinnliknande fantom från 5 GHz-strålning mättes meden IR-kamera. Detta användes för att räkna ut SAR-värdet.Poängen med rapporten var att testa om denna metod äracceptabel för att räkna ut högsta SAR-värdet i en punkt.Slutsatsen är att denna metod fungerar men det kan finnasproblem med att abstrahera metoden till fjärrfält för vårtilltänka frekvens. Det uppnådda SAR-värdet är 333.4 W/Kgvilket är högt jämfört med IEEE-standarden, detta är på grundav att uppställningen inte är tänkt att återspegla en realistisksituation. Antennen är för nära fantomen och intensiteten ärockså högre än vad som används i vanliga fall. Metoden kanmöjligtvis användas vid fjärrfältstrålning vid högre frekvenseri och med att detta leder till en värmeökning koncentrad vidytan. Dessutom har högre frekvenser högre energi vilket innebären större värmeökning. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2021, KTH, Stockholm

Dams are man-made structures that in order to keep functioning and to be considered structurally healthy need constant monitoring. Assessing the deformation of dams can be time consuming and economically costly. Recently, the technique of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) has proved its potential to measure ground and structural deformation. This geodetic method represents a cost-effective way to monitor millimetre-level displacements and can be used as supplemental analysis to detect movements in the structure and its surroundings. The objective of this work is to assess the practicality of the method through the analysis of the surface deformation of the Ajaure dam located in northern Sweden, in the period 2014-2017, using the freely available Sentinel-1A images. The scenes, 51 in ascending and 47 in descending mode, were processed exploiting the Persistent Scatterer (PS) technique and deformation trends, and time series were produced. Built in the 60’s, the Ajaure embankment dam is considered as high consequence, meaning that a failure would cause socio-economic damages to the communities involved and, for this reason, the dam needs constant attention. So far, a program of automatic measurements in situ has been collecting data, which have been used partly to compare with InSAR results. Results of the multi temporal analysis of the limited PS points on/around the dam show that the dam has been subsiding more intensely toward the centre, where maximum values are of approximately 5 ± 1.25 mm/year (descending) and 2 ± 1.27 mm/year (ascending) at different locations (separated of approximately 70 m). Outermost points instead show values within -0.7 and 0.9 mm/year, describing a stable behaviour. The decomposition of the rate has furthermore revealed that the crest in the observation period has laterally moved toward the reservoir. It has been observed that the operation of loading and unloading the reservoir influence the dam behaviour. The movements recorded by the PS points on the dam also correlate with the air temperature (i.e. seasonal cycle). The research revealed that the snow cover and the vegetation could have interfered with the signal, that resulted in a relative low correlation. Therefore, the number of PS points on and around the dam is limited, and comparison with the geodetic data is only based on a few points. The comparison shows general agreement, showing the capacities of the InSAR method. The study constitutes a starting point for further improvements, for example observation in longer period when more Sentinel1 images of the study area are collected. Installation of corner reflectors at the dam site and/or by use of high resolution SAR data is also suggested.

Yes / The paper presents a technique to enhance the isolation between adjacent radiating elements which is common in densely packed antenna arrays. Such antennas provide frequency beam-scanning capability needed in Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems and Synthetic Aperture Radars (SARs). The method proposed here uses a metamaterial decoupling slab (MTMDS), which is located between radiating elements, to suppress mutual-coupling between the elements that would otherwise degrade the antenna efficiency and performance in both the transmit and receive mode. The proposed MTM-DS consists of mirror imaged Eshaped slits engraved on a microstrip patch with inductive stub. Measured results confirm over 9–11 GHz with no MTM-DS the average isolation (S12) is -27 dB; however, with MTM-DS the average isolation improves to -38 dB. With this technique the separation between the radiating element can be reduced to 0.66λo, where λ0 is free space wavelength at 10 GHz. In addition, with this technique there is 15% improvement in operating bandwidth. At frequencies of high impedance match of 9.95 GHz and 10.63 GHz the gain is 4.52 dBi and 5.40 dBi, respectively. Furthermore, the technique eliminates poor front-to-back ratio encountered in other decoupling methods. MTM-DS is also relatively simple to implement. Assuming adequate space is available between adjacent radiators the MTM-DS can be fixed retrospectively on existing antenna arrays, which makes the proposed method versatile. / Partially supported by innovation programme under grant agreement H2020-MSCA-ITN-2016 SECRET- 722424 and the financial support from the UK Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) under grant EP/E022936/1.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第25263号 / 工博第5222号 / 新制||工||1996(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科都市社会工学専攻 / (主査)教授 林 為人, 教授 小池 克明, 講師 石塚 師也, 教授 須崎 純一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Les travaux présentés dans cette thèse concernent l'utilisation de données de télédétection inédites pour le suivi des glaciers du massif du Mont Blanc : les images radar à synthèse d'ouverture Haute Résolution (HR) du satellite TerraSAR-X et les prises de vue HR d'un appareil photo numérique automatique. Cette thèse s'attache à montrer l'apport de ces sources d'informations hétérogènes pour mesurer le déplacement de surface des glaciers alpins. Dans cette optique, un examen des méthodes de mesure de déplacement spécifiques à chacun des deux types d'images est réalisé. Deux approches sont alors explorées : la mesure de déplacement monosource dans la géométrie propre à chaque capteur et la mesure de déplacement multisource via des combinaisons intra-capteur et inter-capteur. Alors que l'approche monosource fournit uniquement des mesures 2D du déplacement, les mesures multisources permettent pour la première fois d'estimer des champs de déplacement 3D de la surface des glaciers du Mont Blanc. Les mesures ont été réalisées sur plusieurs séries temporelles d'images couvrant la période 2008-2009 pour quatre glaciers du massif du Mont Blanc (Argentière, Mer de Glace/Leschaux, Bossons et Taconnaz). Dans le contexte du changement climatique, ces mesures de déplacement de surface fournissent une donnée intéressante en glaciologie pour contraindre les modèles numériques d'écoulement et d'évolution des glaciers.

Synthetic Aperture Radar (SAR) is an emerging technique in remote sensing. The technology is capable of producing high-resolution images of the earth surface in all-weather conditions. Thesis work describes the present available methods for positioning and imaging targets using M-sequence UWB (Ultra-Wideband) radar signals with moving antennas and SAR algorithm to retrieve position and image of the target. M-sequence UWB radar technology used as signal source for transmission and receiving echoes of target. Pseudo random binary sequence is used as a transmitted signal. These radars have an ability to penetrate signal through natural and unnatural objects. It offers low cost and quality security system. Among a number of techniques of image retrieval in Synthetic Aperture Radar, study of Global back projection (GBP) algorithm is presented. As a time domain algorithm, GBP possesses inherent advantages over frequency domain algorithm like ability to handle long integration angle, wider bandwidth and unlimited aperture size. GBP breaks the full synthesis aperture into numbers of sub-apertures. These sub-apertures are treated pixel by pixel. Each sub-aperture is converted to a Cartesian image grid to form an image.  During this conversion the signal is treated with linear interpolation methods in order to achieve the best quality of the images. The objective of this thesis is the imaging of target using M-sequence UWB radar and processing SAR raw data using Global back projection algorithm.

Cette thèse se situe dans le cadre de l'interprétation d'images satellite à haute résolution, et concerne plus spécifiquement la mise à jour de bases de données cartographiques grâce à des images optique et radar à haute résolution. Cette étude présente une chaîne de traitement générique pour la création ou la mise à jour de bases de données représentant les routes ou les bâtiments en milieu urbain. En fonction des données disponibles, différents scénarios sont envisagés. Le traitement est effectué en deux étapes. D'abord nous cherchons les objets qui doivent être retirés de la base de données. La seconde étape consiste à rechercher dans les images de nouveaux objets à ajouter dans la base de données. Pour réaliser ces deux étapes, des descripteurs sont construits dans le but de caractériser les objets d'intérêt dans les images d'entrée. L'inclusion ou élimination des objets dans la base de données est basée sur un score obtenu après fusion des descripteurs dans le cadre de la théorie de Dempster-Shafer. Les résultats présentés dans cette thèse illustrent l'intérêt d'une fusion multi-capteurs. De plus l'intégration aisée de nouveaux descripteurs permet à la chaîne d'être améliorable et adaptable à d'autres objets. / This work takes place in the framework of high resolution remote sensing image analysis. It focuses on the issue of cartographic database creation or updating with optical and SAR images. The goal of this work is to build a generic processing chain to update or create a cartographic database representing roads and buildings in built-up areas. According to available data, various scenarios are foreseen. The proposed processing chain is composed of two steps. First, if a database is available, the presence of each database object is checked in the images. The second step consist of looking for new objects that should be included in the database. To determine if an object should be present in the updated database, relevant features are extracted from images in the neighborhood of the considered object. Those features are based on caracteristics of roads and buildings in SAR and optical images. The object removal/inclusion in the DB is based on a score obtained by the fusion of features in the framework of the Dempster-Shafer evidence theory. Results highlight the interest of multi sensor fusion. Moreover the chosen framework allows the easy integration of new features in the processing chain.

Les techniques d'interférométrie sur réflecteurs persistants, ou points stables (PSI), sont des outils particulièrement efficaces pour le suivi des déformations du sol et offrent les avantages typiques des systèmes de télédétection radar à synthèse d'ouverture (RSO) : une large couverture spatiale combinée à une résolution relativement élevée. Ces techniques sont basées sur l'analyse d'un jeu d'images RSO acquises sur une zone donnée. Elles permettent de régler le problème de décorrélation grâce à l'identification d'éléments particuliers (au sein de la cellule de résolution) dont la rétrodiffusion radar est de haute qualité et stable sur toute une série d'interférogrammes. Ces techniques sont fort efficaces (utiles ?) pour l'analyse de zones urbaines où les constructions constituent de bons réflecteurs avec une réflexion supérieure à celle du sol ; il en va de même pour des zones de campagne où la densité d'infrastructures est plus limitée. La technique PSI requiert un modèle temporel approximatif a priori pour la détection des déformations, bien que la caractérisation de l'évolution temporelle de la déformation soit communément l'un des objectifs des études. Le travail réalisé porte sur une technique PSI particulière, appelée Stable Point Network (SPN), Réseau de Points Stables, qui a été totalement développée par Altamira Information en 2003. Le travail présente de manière concise les caractéristiques de la technique et décrit les principaux produits générés : carte moyenne de déformation, séries temporelles de déformation des points mesurés, et les cartes de résidu d'erreur topographique utilisées pour géocoder de façon précise les produits PSI. Le principal objectif de cette thèse est l'identification et l'analyse des points faibles de la chaîne de traitement SPN et le développement de nouveaux outils et méthodologies pour résoudre les problèmes identifiés. Dans un premier temps, les performances de la technique SPN sont examinées et illustrées sur des cas pratiques (basés sur des sites test réels et à partir de données provenant de différents capteurs) et à l'aide de simulations. Les principaux points faibles de la technique sont identifiés et commentés, notamment le manque de paramètres automatiques de contrôle qualité, l'évaluation de la qualité des données d'entrée, la sélection de bons points pour la mesure ainsi que l'utilisation d'un modèle fonctionnel pour le déroulement de phase (franges interferometriques) basé sur une tendance linéaire de la déformation dans le temps. Différentes solutions sont ensuite envisagées. Nous nous intéressons tout particulièrement au contrôle qualité automatique dans la procédure de coregistration, en utilisant l'analyse du positionnement inter-pixel de certains points naturels, comme par exemple des pixels identifiés dans les images. L'amélioration de la sélection finale des points de mesure (carte PSI) s'obtient grâce à l'analyse de la signature du signal radar des cibles les plus puissantes présentes au sein de l'image, afin de sélectionner uniquement le centre du lobe principal du point de mesure. D'autres développements apportent plus de robustesse dans des étapes clefs, ainsi l'analyse du rotationel des estimations en lien étroit avec un réseau de mesures relatives, ou l'implémentation d'une méthodologie différente pour l'intégration qui peut être lancée en parallèle afin d'être comparée avec l'intégration classique. Enfin le principal inconvénient de la technique, c'est-à-dire l'utilisation d'un modèle linéaire de détection des déformations du sol fait l'objet d'un développement d'une nouvelle méthode d'ajustement qui permet des changements de tendance durant la période de temps considérée(...) / Persistent Scatterer Interferometric techniques are very powerful geodetic tools for land deformation monitoring that offer the typical advantages of the satellite remote sensing SAR (Synthetic Aperture Radar) systems : a wide coverage at a relatively high resolution. Those techniques are based on the analysis of a set of SAR images acquired over a given area. They overcome the decorrelation problem by identifying elements (in resolution cells) with a high quality returned SAR signal which remains stable in a series of interferograms. These techniques have been useful for the analysis of urban areas, where man-made objects produce good reflections that dominate over the background scattering, as well as in field areas where the density of infrastructures is more limited. Typically, PSI technique requires an approximate a priori temporal model for the detection of the deformation, even though characterizing the temporal evolution of a deformation is commonly one of the objectives of any study.This work is focused on a particular PSI technique, which is named Stable Point Network (SPN) and that it has been completely developed by Altamira Information in 2003. The work concisely outlines the main characteristics of this technique, and describes its main products: average deformation maps, deformation time series of the measured points, and the so-called maps of the residual topographic error, which are used to precisely geocode the PSI products. The main objectives of this PhD are the identification and analysis of the drawbacks of this processing chain, and the development of new tools and methodologies in order to overcome them. First, the performances of the SPN technique are examined and illustrated by means of practical cases (based on real test sites made with data coming from different sensors) and simulated scenarios.Thus, the main drawbacks of the technique are identified and discussed, such as the lack of automatic quality control parameters, the evaluation of the input data quality, the selection of good points for the measurements and the use of a functional model to unwrap the phases based on a linear deformation trend in time. Then, different enhancements are proposed. In particular, the automatic quality control of the coregistration procedure has been introduced through the analysis of the inter-pixel position of some natural point targets-like pixels identified within the images. The enhancements in the selection of the final points of measurements (the final PSI map) come by means of the analysis of the SAR signal signature of the strong targets presented within the image, in order to select only the center of the main lobe as point of measurement. The introduction of robustness within some critical steps of the technique is done by means of the analysis of the rotational of the estimates in close loops within a network of relative measurements, and by means of the implementation of a different integration methodology, which can be ran in parallel in order to compare it with the classical one. Finally, the main drawback of the technique, the use of a linear model for the detection of ground deformations, is addressed with the development of a new fitting methodology which allows possible change of trends within the analyzed time span. All those enhancements are evaluated with the use of real examples of applications and with simulated data. In particular, the new methodology for detecting non-linear ground deformations has been tested in the city of Paris, where a large stacking of ERS1/2 and ENVISAT SAR images are available. Those images are covering a very large time period of analysis at where some known non-linear ground deformations where occurring