El radar de apertura sintética inversa ( ISAR ) es una técnica de radar que utiliza imágenes de radar para generar una imagen bidimensional de alta resolución de un objetivo. Es análogo al SAR convencional , excepto que la tecnología ISAR utiliza el movimiento del objetivo en lugar del emisor para crear la apertura sintética . [1] Los radares ISAR tienen un papel importante a bordo de los aviones de patrulla marítima para proporcionarles una imagen de radar de calidad suficiente para permitir su uso con fines de reconocimiento de objetivos . En situaciones en las que otros radares muestran solo un único píxel brillante en movimiento no identificable, la imagen ISAR suele ser adecuada para discriminar entre varios misiles, aviones militares y aviones civiles.
Las imágenes de la región objetivo producidas por ISAR pueden ser una herramienta útil para localizar regiones de dispersión en el objetivo. Las imágenes ISAR se producen a menudo rotando el objetivo y procesando las historias Doppler resultantes de los centros de dispersión. Si el objetivo rota en acimut a una velocidad constante a través de un ángulo "pequeño", los dispersores se acercarán o alejarán del radar a una velocidad que depende únicamente de la posición de rango cruzado (la distancia normal a la línea de visión del radar con el origen en el eje de rotación del objetivo). La rotación dará como resultado la generación de frecuencias Doppler dependientes del rango cruzado que se pueden ordenar espacialmente mediante una transformada de Fourier . Para ángulos pequeños, una imagen ISAR es la transformada de Fourier bidimensional de la señal recibida en función de la frecuencia y el ángulo de aspecto del objetivo.
Si el objetivo se gira en ángulos grandes, el historial de frecuencia Doppler de un dispersor se vuelve no lineal y sigue una trayectoria de onda sinusoidal . Este historial Doppler no se puede procesar directamente mediante una transformada de Fourier debido a que el historial de frecuencia Doppler está difuminado, lo que da como resultado la pérdida de resolución de rango cruzado. El ángulo de rotación máximo que se puede procesar mediante una transformada de Fourier sin modificar está determinado por la restricción de que el error de fase de apertura a lo largo de la apertura sintetizada debe variar en menos de una cantidad especificada (arbitraria), por ejemplo, 45 grados. Esto ocurre cuando la apertura sintética al rango objetivo es menor que la requerida por el límite donde es la extensión lateral requerida del objetivo. En este punto, la apertura sintética está dentro de la región de campo cercano del objetivo y requiere enfoque. El enfoque se logra aplicando una corrección de fase a la apertura sintética.
El sistema ISAR se utiliza en la vigilancia marítima para clasificar barcos y otros objetos. En estas aplicaciones, el movimiento del objeto debido a la acción de las olas a menudo juega un papel más importante que la rotación del objeto. Por ejemplo, una característica que se extiende mucho más allá de la superficie de un barco, como un mástil, proporcionará una respuesta sinusoidal alta que es claramente identificable en una imagen bidimensional. Las imágenes a veces producen una similitud asombrosa con un perfil visual con el interesante efecto de que, a medida que el objeto se balancea hacia o desde el receptor, los retornos Doppler alternos hacen que el perfil cambie entre vertical e invertido. El sistema ISAR para vigilancia marítima fue desarrollado por Texas Instruments en colaboración con el Laboratorio de Investigación Naval y se convirtió en una capacidad importante de los aviones P-3 Orion y S-3B Viking de la Armada estadounidense .
También se han realizado investigaciones con sistemas ISAR terrestres. La dificultad de utilizar esta capacidad es que el movimiento de los objetos es mucho menor en magnitud y, por lo general, menos periódico que en el caso marítimo.
Tal vez la aplicación más impactante visualmente y científicamente convincente del ISAR sea la obtención de imágenes de asteroides en el espacio profundo. Un ejemplo particularmente bello de esto es el asteroide 216 Kleopatra , llamado "hueso de perro" , que se encuentra aproximadamente un 20% más lejos de la Tierra que el Sol. El asteroide tiene solo 96 kilómetros de ancho en su punto medio. Sin embargo, las imágenes son nítidas y parecen una imagen óptica. Se ha dicho que esto es similar a utilizar un telescopio en Los Ángeles del tamaño de la lente del ojo humano para obtener imágenes de un automóvil en Nueva York. Por supuesto, el truco aquí es que el asteroide se presenta sobre un fondo muy despejado, lo que permite una desambiguación sustancial.
En febrero de 2013, Indra Sistemas , empresa tecnológica española, anunció el primer radar pasivo ISAR. Un radar pasivo se caracteriza por no emitir ningún tipo de radiación, es decir, utiliza las señales presentes en el entorno. En este caso, el radar utiliza señales de televisión digital terrestre como fuente de iluminación no cooperativa del entorno. [2]
Los errores en el proceso de obtención de imágenes ISAR generalmente dan como resultado desenfoque y errores de geometría en la imagen. Los errores de transformación ISAR incluyen:
Los errores en la transformada ISAR inversa planar 2D incluyen:
