Results from bistatic VHF-band SAR experiment 2007

Rapporten beskriver de första resultaten från ett bistatiskt SAR-experiment på VHFbandet (28-73 MHz) som genomfördes under september månad 2007. Syftet med experimentet var att undersöka hypotesen att signal-klotter-förhållandet, för ett fordon i en bakgrund av skogsklädd terräng eller urban miljö, ökar jämfört med det kvasimonostatiska fallet när den bistatiska vinkeln i elevation ändras. Hypotesen bygger på en fysikalisk modell där radarsignalen domineras av hörnreflektion mellan horisontell mark och en vertikal slät struktur (t.ex. mark-trädstam eller mark-vägg), vars vertikala utsträckning är stor i förhållande till våglängden. Målarean blir därmed hög i bakåtriktningen men avtar kraftigt när den bistatiska vinkel i elevation ändras. Målarean för ett fordon, däremot, ändras förhållandevis lite med den bistatiska elevationsvinkeln eftersom dess vertikala utsträckning är liten i förhållande till våglängden. Försöket utfördes i Schweiz av FOI i samarbete med armasuisse och University of Zürich. CARABAS-II-systemet agerade flygburen sändare och monostatisk mottagare medan LORA-systemet konfigurerad för VHF-bandet fungerade som markfast bistatisk mottagare på berget Niesen i Berner Oberland. Mätningar genomfördes för sex olika geometrier, varav tre rakbanor med bistatisk elevationsvinkel 4°, 10° och 20°, samt tre cirkelbanor som tangerade rakbanorna och var centrerade över siktpunkten. Flera problem uppstod under försöken, varav det allvarligaste orsakades av störningar från TV-signaler som överstyrde två 10-MHz band i LORA-mottagaren. Insamlat bistatiska radardata har därför en reducerad känslighet för svaga markreflexer. Data från rakbanorna har signalbehandlats och analyserats. Både mono- och bistatiska SAR-bilder har genererats och jämförts. De monostatiska CARABAS-II-bilderna med tre olika infallsvinklar (51°, 61° och 67°) avbildar skogsklädd terräng och urban miljö på ett likartat sätt oberoende av infallsvinkeln. De bistatiska SAR-bilderna, däremot, återger områdena på ett sätt som beror av den bistatiska elevationsvinkeln. Bilden med bistatisk elevationsvinkel 4° (kvasi-monostatiskt fall) är lik de monostatiska bilderna, medan övriga (bistatisk elevationsvinkel 10° respektive 20°) uppvisar en minskande klotternivå. Mätningar i de senare visar att signal-klotter-förhållandet för en lastbil i en bakgrund av skog ökar med upp till 10 dB i förhållande till det kvasi-monostatiska fallet. Med bättre känslighet för svaga markreflexer torde värdet bli ännu större. Motsvarande ökning av signal-klotter-förhållandet för en lastbil i urban miljö är 2- 8 dB, där den högre siffran gäller för bebyggelse med flera våningsplan. Vi drar slutsatsen att signal-klotter-förhållandet och därmed detektionsprestanda för fordon i en bakgrund av skog eller urban miljö kan öka väsentligt i SAR-bilder på VHF-bandet genom lämpligt val av bistatisk geometri.