Processing interferometrico TOPSAR in banda C. Progettazione, implementazione e validazione

Questo lavoro di tesi consiste nella progettazione, realizzazione e validazione del primo Processore Interferometrico multi-immagine per immagini TOPSAR in banda C. La tesi si è svolta in parte tramite un tirocinio presso la società Aresys. TOPSAR è una modalità di acquisizione Synthetic Aperture Radar sviluppata negli ultimi anni per applicazioni di remote sensing e interferometria satellitari. È stata progettata per aumentare la larghezza delle strisce acquisite al terreno con una tecnica a divisione di tempo basata su burst, in cui l'antenna viene ruotata in direzione backward-to-forward, estendendo la copertura in direzione along-track. Gli elevati angoli di squint, causano la variazione, lineare in azimuth, della localizzazione dello spettro Doppler, con conseguente folding attorno alla Pulse Repetition Frequency. Per questo motivo abbiamo fatto uso della tecnica Deramping/Reramping per portare lo spettro dell’immagine slave in banda base, eseguire la coregistrazione sulla master e riportarlo nella banda originale. Il disallineamento in azimuth degli spettri Doppler causa decorrelazione geometrica, che abbiamo corretto con un filtraggio in banda comune sia in range che in azimuth, riducendo il rumore ed al contempo la risoluzione. Abbiamo altresì derivato i requisiti interferometrici di sincronizzazione delle acquisizioni, in dipendenza della larghezza di banda processata e della velocità angolare di rotazione dell'antenna, e di coregistrazione delle coppie interferometriche, questi ultimi rivelatisi molto più stringenti rispetto al caso SAR/STRIPMAP. Il focus è stato posto sull'implementazione efficiente di tutti gli algoritmi progettati, in particolare nell'ottica del processing multi-immagine. È stato costruito un modello Matlab del processore e successivamente una versione C++. Per migliorare le prestazioni è stata ottimizzata la catena interferometrica, con opportuni step di pre-processing volti ad eseguire il filtraggio nel dominio delle frequenze e a permettere una naturale estensione al caso multi-immagine. La validazione è avvenuta misurando la coerenza interferometrica di coppie TOPSAR simulate dal Sentinel-1 Instrument Simulator, sviluppato da Aresys.