Sensores de Microondas: Radar, Radiómetros y LiDAR - Funcionamiento y Aplicaciones

Imagen Radar: Factores que Influyen

La imagen radar depende de varios factores:

• Ángulo de iluminación: afecta la compresión de las pendientes iluminadas y la extensión de la pendiente sombreada.
• Polarización de las ondas:
  • Señal TX: la onda electromagnética (E) vibra en dirección horizontal, vertical, o en una combinación circular o elíptica.
  • Ecos o señales reflejadas:
    • Paralelo: regresan en la misma dirección del pulso TX.
    • Ortogonal: se despolarizan después de golpear al objetivo.
• Constante dieléctrica de los materiales: capacidad del material para retener una carga eléctrica.
  • Las ondas de radar penetran más profundamente en materiales con menor constante dieléctrica (ε) y se reflejan con mayor intensidad en materiales con mayor ε.
  • Distintos tipos de roca tienen pequeñas variaciones en ε.
• Rugosidad de la superficie: irregularidades relacionadas con la textura u objetos de la superficie. La superficie se considerará plana o áspera dependiendo de:
  • Altura de la irregularidad.
  • Longitud de onda de la señal RADAR.
  • Ángulo de incidencia.
  • Banda radar.
• Profundidad de penetración: aumenta con la longitud de onda (ondas cortas tienen mayor frecuencia, ondas grandes tienen menor frecuencia).

Radiómetros de Microondas (Pasivos)

Proporcionan información sobre la superficie de la Tierra, océanos y atmósfera al medir la radiación emitida por estos medios (debido a fenómenos naturales entre 6,8 y 90 GHz).

• Intensidades de radiación relativa: las curvas tienen formas similares. Los objetos radiantes más cálidos producen mayor radiación.
• Se mide la temperatura de brillo.
• Poca resolución.
• Aplicación en datos sobre el hielo en ambas regiones polares.

Sensores LiDAR (Activos)

Funcionan como un RADAR, pero emiten pulsos de luz polarizados. El transmisor es un láser pulsado y el receptor es un telescopio que recibe la señal de eco y la transmite a un fotodetector a través de un filtro óptico.

Puede medir:

• Dirección.
• Distancia.
• Velocidad.
• Rotación.
• Composición química.
• Concentración.

LiDAR vs. RADAR

Tienen fundamentos similares, pero operan en distintas frecuencias: LiDAR en óptica y RADAR en RF y microondas. Con el mismo tamaño de lente/antena, la frecuencia de LiDAR es mayor que la de RADAR, por lo que LiDAR proporciona anchos de haz más estrechos y una resolución espacial mejor que la del RADAR.

Tipos de Sensores

• Incoherente (Detección Directa): convierte la señal óptica recibida en una señal eléctrica. El detector es un elemento fotosensible. Se requiere una sensibilidad muy alta y un nivel de ruido bajo.
• Coherente (Heterodina): la señal óptica recibida se combina con un oscilador local de láser. Esta señal de frecuencia intermedia (IF) se filtra y se convierte en una señal eléctrica a la frecuencia heterodina.

Aplicaciones de los Sensores

• Detección anticamuflaje.
• Detección de minas y minas enterradas.
• Detección de agentes químicos y otras sustancias atmosféricas (por ejemplo, el bombardero B2 tiene un sistema de alerta al piloto basado en esta tecnología).
• Detección de gases tóxicos.
• Espectro de absorción.
• En el espacio: topografía y análisis de partículas de aire.
• Estudios de vegetación: capacidad de penetración entre las copas de los árboles.
• Profundidad del agua.
• Algunas frecuencias generan fosforescencia en ciertos materiales.