Developing a performance tool for bistatic repeat-pass SAR interferometry

This Master's thesis explores the complexities of bistatic repeat-pass Synthetic Aperture Radar Interferometry, or InSAR, focusing on assessing sudden changes and deformation rates in diverse Earth scenarios. The study unfolds through three key scenarios: solid earth, cryosphere, and short vegetation, aiming to unravel the intricate interplay between atmospheric conditions, decorrelation phase noise, topography and the innovative aspects of bistatic SAR systems. Additionally, the Landslide scenario is specifically evaluated for sudden changes. Furthermore, a newly devised performance tool has been created to evaluate the various accuracies. This tool enables engineers and mission designers to quickly identify the optimal parameter combination for each scenario. Initiating with the analysis of single-passage deformation accuracy, the Atmospheric Phase Screen and decorrelation phase noise were introduced to add a layer of realism to the assessments. The study demonstrates commendable precision in estimating deformations. In a pivotal stride, the study introduces topography together with a multi-passage assessment, gauging its impact on velocity estimation. Remarkably, the robustness of parameter estimation methods, particularly BLUE, proves resilient in the face of common disturbances, such as topography, underscoring the reliability of findings. The impact of topography diminishes over time, affirming the viability of its estimation as a parameter due to the adequacy of the underlying equations. The study is strongly characterized by orbital considerations, assessing orbital tubes and baselines for a nuanced and realistic evaluation. The thesis emphasizes balancing parameters — incidence angles, accuracy, phase noise, and atmospheric effects — for optimal performance. Consistent findings and robustness underpin result credibility, establishing a foundation for future bistatic InSAR research, and emphasizing the developed performance tool.

Questa tesi di laurea esplora le complessità dell'Interferometria bistatica SAR (Synthetic Aperture Radar) a passaggio ripetuto, o InSAR, concentrandosi sulla valutazione di cambiamenti improvvisi e velocità di deformazione del terreno in diversi scenari. Lo studio si sviluppa attraverso tre scenari chiave: terra solida, criosfera e vegetazione bassa, con l'obiettivo di svelare l'intricata interazione tra condizioni atmosferiche, rumore di fase, topografia e gli aspetti innovativi dei sistemi SAR bistatici. Inoltre, uno specifico scenario sulle frane è introdotto, per valutarne specificamente cambiamenti improvvisi. In questo contesto, è stato creato un innovativo performance tool per valutare le varie accuratezze. Questo strumento consente agli ingegneri e ai mission designers di identificare rapidamente la combinazione ottimale dei parametri per ciascuno scenario. Iniziando con l'analisi dell'accuratezza della deformazione per un singolo passaggio, un disturbo atmosferico e un rumore di fase di decorrelazione sono stati introdotti per aggiungere un livello di realismo alle valutazioni. Lo studio dimostra una notevole precisione nella stima delle deformazioni. Successivamente, lo studio introduce una valutazione multi-passaggio, misurando il suo impatto sulla stima della velocità. I metodi di stima, in particolare BLUE, si dimostrano accurati e robusti di fronte a disturbi comuni, come la topografia, sottolineando l'affidabilità dei risultati. L'impatto della topografia diminuisce nel tempo, confermando la validità della sua stima come parametro grazie all'adeguatezza delle equazioni sottostanti. Lo studio è fortemente caratterizzato da considerazioni orbitali, valutando tubi orbitali e baselines per una valutazione più completa e realistica. La tesi enfatizza il bilanciamento dei parametri - angoli di incidenza, precisione, rumore di fase e effetti atmosferici - per una prestazione ottimale. La coerenza delle conclusioni e la robustezza sottolineano la credibilità dei risultati, stabilendo una base per future ricerche SAR bistatiche e sottolineando la validità del performance tool sviluppato.