Search

We discuss the effects of the clutter on a Geosynchronous SAR system exploiting long integration times (from minutes to hours) to counteract for spread losses and increase azimuth resolution. Only stable targets will be correctly focused whereas unstable targets will spread their energy through the whole image. We derive here a generic model for the clutter energy spreading. Then we as sume the Billingsley Intrinsic Clutter Motion model for the clutter power spectrum in order to derive the expected Signal-to-Clutter for a Geosynchronous SAR system.

This document presents the conceptual design and analysis of a Synthetic Aperture Radar (SAR) system based on geosynchronous satellites (GEOSAR) working at Ka-band. These satellites, apparently orbiting in a fixed position relative to the Earth, are affected by slight perturbations of the perfectly geostationary orbits (small inclinations and non zero eccentricities) that may be used to generate a synthetic aperture radar for Earth Observation. The main advantage of GEOSAR is to obtain short revisit pass (daily or less) with local coverage, thus complementary to typical Low Earth Orbit SAR that achieve global coverage but with weekly or monthly revisit times. A further advantage is the look direction, mainly South-North, that is truly complementary to the LEO satellites looking at East-West. The LEO long revisit times prevent the observation of fast dynamic scenarios like natural hazards, disasters, atmosphere, etc. The GEOSAR main characteristics are presented and different configurations are proposed. Some geosynchronous orbit considerations are shown to understand the particularities in the GEOSAR geometry. The compromises between spatial resolution and sensitivity are obtained together with basic operation parameters like Doppler Analysis, power link budget and ambiguities.

In this paper, an advanced technique for the generation of deformation maps using synthetic aperture radar (SAR) data is presented. The algorithm estimates the linear and nonlinear components of the displacement, the error of the digital elevation model (DEM) used to cancel the topographic terms, and the atmospheric artifacts from a reduced set of low spatial resolution interferograms. The pixel candidates are selected from those presenting a good coherence level in the whole set of interferograms and the resulting nonuniform mesh tessellated with the Delauney triangulation to establish connections among them. The linear component of movement and DEM error are estimated adjusting a linear model to the data only on the connections. Later on, this information, once unwrapped to retrieve the absolute values, is used to calculate the nonlinear component of movement and atmospheric artifacts with alternate filtering techniques in both the temporal and spatial domains. The method presents high flexibility with respect to the required number of images and the baselines length. However, better results are obtained with large datasets of short baseline interferograms. The technique has been tested with European Remote Sensing SAR data from an area of Catalonia (Spain) and validated with on-field precise leveling measurements.

This paper presents a study of the interferometric coherence aimed to the understanding of the main sources of phase error of an operative wide band system. This objective is accomplished by finding a theoretical expression of coherence based on a suitable model capable of including the roughness of the surface, which produces decorrelation besides the conventional spectral overlapping approach. The analysis is validated by means of numerical simulations and controlled experiments in anechoic chamber, with the aim of extrapolating the obtained results to airborne and spaceborne imaging radars.

The paper presents a new inverse synthetic aperture radar (ISAR) algorithm intended for radar cross-section (RCS) imaging and measurement from scattered fields. The method, based on a spherical-wave near-field illumination of the target, overcomes the requirement for an expensive compact range facility to produce a plane wave illumination. The formulation and the implementation of the algorithm are described. Some experimental results obtained in an anechoic chamber are presented to show RCS results similar to the conventional plane wave methods.

The authors present an SAR system capable of obtaining radar images from measurements carried out with antennas that describe a circular trajectory centred outside the target region. The analytical formulation of the processor is presented along with its ground range and azimuth resolutions. Some experimental results obtained in an anechoic chamber are also shown.

La interferometría SAR es una técnica que mediante la combinación coherente de imágenes radar de alta resolución de la superficie terrestre permite obtener patrones de interferencia de fase, los interferogramas, directamente relacionados con la geometría de la escena (el relieve). Un tratamiento posterior que involucra procesos críticos como un desenrollado de fase bidimensional y una georreferenciación considerando las efemérides del satélite y un modelo preciso de la superficie terrestre (datum) permite obtener - con algunas restricciones - un modelo digital del elevaciones del terreno (DEM) con precisiones en altura del orden de 10 m rms. Un segundo grupo de aplicaciones es la medida de pequeños movimientos de la superficie terrestre con una precisión por debajo del centímetro; estas aplicaciones diferenciales son las que han permitido estudiar el efecto de la atmósfera en los interferogramas SAR. En el artículo se muestran resultados obtenidos a partir de imágenes ERS-1 y ERS-2 de Tarragona.

A coherence optimization method, which makes use of polarimetry to enhance the quality of SAR interferograms, has been experimentally tested under laboratory conditions in an anechoic chamber. By carefully selecting the polarization in both images, the resulting interferogram exhibits an improved coherence above the standard HH or VV channel. This higher coherence produces a lower phase variance, thus estimating the underlying topography more accurately. The potential improvement that this technique provides in the generation of digital elevation models (DEM) of non-vegetated natural surfaces has been observed for the first time on some artificial surfaces created with gravel. An experiment on a true outdoor DEM has not been accomplished yet, but the first laboratory results show that the height error for an almost planar surface can be drastically reduced within a wide range of baselines by using the optimization algorithm. This algorithm leads to three possible interferograms associated with statistically independent scattering mechanisms. The phase difference between those interferograms has been employed for extracting the height of vegetation samples. This retrieval technique has been tested on three different samples: maize, rice, and young fir trees. The inverted heights are compared with ground truth for different frequency bands. The estimates are quite variable with frequency, but their complete physical justification is still in progress. Finally, an alternative simplified scheme for the optimization is proposed. The new approach (called polarization subspace method) yields suboptimum results but is more intuitive and has been used for illustrating the working principle of the original optimization algorithm.

With the growing concerns regarding the Climate Change phenomenon, the scientific community is putting a lot of effort into establishing empirical means to try and monitor its evolution over time. Specifically, inland waters play a key role not only as a sensitive indicator of the immediate consequences of Climate Change but also in generating educated strategies to improve water management worldwide. For the past years, satellite radar altimetry has been limited to the study of large water bodies such as coastal or open-ocean targets due to the altimeter?s considerably high along-track resolution, which made the analysis of smaller, inland water bodies, not feasible. However, with the introduction of the Fully-Focussed SAR technique, the along-track resolution has been narrowed down to the sub-meter range and, therefore, the analysis of inland waters is finally achievable even for the most remote targets, where the installation of the machinery needed for in-situ monitoring is not deemed as important enough to justify the investment. In this project, we will introduce the capabilities of the Fully-Focussed SAR technique while also conducting multiple water level measurements within the Ebro River Basin to assess the actual measurement quality that can be obtained when putting it into practice. A medida que aumenta la preocupación por el cambio climático, la comunidad científica se está esforzando por establecer una metodología empírica para poder monitorizar la evolución de este fenómeno a lo largo del tiempo. Concretamente, las aguas continentales juegan un papel muy importante tanto en su rol como indicadoras de las consecuencias más directas del cambio climático como para poder crear estrategias de mejora en el tratamiento de agua en todo el mundo. Durante los últimos años, la altimetría radar (en satélites) se ha visto limitada al estudio de masas de agua grandes, como, por ejemplo, el mar y el océano, ya que la resolución 'along- track' es demasiado grande como para ser útil para el estudio de las aguas continentales, que, de forma general, son mucho más pequeñas. Sin embargo, la introducción de la tecnología 'Full-Focussed SAR' consiguió que la resolución 'along-track' se viera reducida hasta quedar por debajo de un metro, y, como consecuencia, el estudio de las aguas continentales es finalmente posible, incluso en las localizaciones más remotas donde la instalación requerida para poder realizar medidas in-situ se considera que es no justificable. En este proyecto, introduciremos las capacidades de la técnica 'Fully-Focussed SAR' a la vez que tomaremos múltiples medidas de altura de aguas continentales próximas a la Cuenca del Ebro para poder analizar la calidad de las medidas obtenidas cuando se implementa esta técnica en la práctica. A mesura que augmenta la preocupació pel canvi climàtic, la comunitat científica s?està esforçant per establir una metodologia empírica per poder monitorar l?evolució d?aquest fenomen al llarg del temps. Concretament, les aigües continentals juguen un paper molt important tant en el seu rol com a indicadors de les conseqüències més directes del canvi climàtic com per poder crear estratègies per millorar el tractament d?aigua arreu del món. Durant els últims anys, l?altimetria radar (en satèl·lits) s?ha vist limitada a l?estudi de masses d?aigua grans, com, per exemple, el mar i l?oceà, ja que la resolució ?along-track? és massa gran per a poder ser útil per l?estudi de les aigües continentals, que, de forma general, són molt més petites. Tot i això, la introducció de la tecnologia ?Full-Focussed SAR? ha aconseguit que la resolució ?along-track? es veiés reduïda fins a quedar per sota d?un metre, i, com a conseqüència, l?estudi de les aigües continentals és finalment possible, fins i tot en localitzacions llunyanes on la instal·lació requerida per poder fer mesures in-situ es considera que és no justificable. En aquest projecte, introduirem les capacitats de la tècnica ?Fully-Focussed SAR? a la vegada que prendrem múltiples mesures d?altura d?aigües continentals pròximes a la Conca de l?Ebre per poder analitzar la qualitat de les mesures quan s?implementa aquesta tècnica a la pràctica.

Earth Observation missions are usually carried out by Low-Earth Orbit (LEO) satellites, which have major drawbacks when it comes to continuous monitoring of certain aspects of the Earth. The European Space Agency is currently in the Phase 0 (feasibility study) of the G-CLASS/Hydroterra mission, which will consist in a Geosynchronous Orbit satellite capable of conducting a continuous monitoring over some areas of the Earth, overcoming all the monitoring problems that the LEO satellites have. A high resolution synthetic aperture radar (GEOSAR) observation of continental areas will require long acquisition times in the order of hours, which can be affected by atmospheric or back-scattering changes of the observed surfaces. The Hydrosoil European Space Agency campaign carried out at Universitat Politecnica de Catalunya (UPC) provides a continuous stream of C-Band SAR polarimetric images of controlled agricultural test fields. The results obtained in the Hydrosoil campaign can be crucial to the future development of the Hydroterra mission as the set-up of the Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GBSAR) is very similar to the GEOSAR in terms of the incidence angle. However, the atmosphere plays an important role when trying to monitor certain aspects of the soil such as roughness and moisture, as it modifies the amplitude and phase changes in the images (specially the phase). The main focus of this Master's Thesis is to analyze how the atmosphere really affects to the refractive index - and ultimately, to the phase changes of the SAR images - and how it can be compensated - , as well as to assess how the meteorological parameters and their sudden changes have an effect on other aspects directly related to the SAR images, such as the coherence or the Doppler Spectrum.

In the context of preparation of Hydroterra mission by ESA, continuous radar backscattering measurements are required to assess several parameters of interest such as soil moisture and vegetation water content. The project will consist on the characterization, improvement and calibration of a low power ground based synthetic aperture radar that is being developed for continuous polarimetric radar measurements on controlled agricultural fields. As a support of the Hydroterra Mission by ESA, this project consists on the characterization, improvement and calibration of a low power ground based Synthetic Aperture Radar being developed for continuous polarimetric radar measurements on controlled agricultural fields to assess several parameters of interest such as soil moisture and vegetation water content. In such scenario, calibration is required to scale properly the measurements in magnitude and phase in order to be able to interpret the data and build models to retrieve the necessary parameters. A radiometric analysis of the FMCW Radar is developed to build a model describing the field site parameters to validate and aid the calibration procedure. Different measurements have been carried out to collect the ground truth data of the field to study the interaction between the radar and the crop site, like air humidity, temperature, precipitation and pressure. Soil roughness have been characterized after sowing and several soil moisture sensors have been installed at different depths to provide continuous monitoring. Frequent vegetation sampling and processing are performed to obtain data on plant density, leaf area index, phenology stage, water cycle and water content. Two different crops are sown and monitored. In the spring phase, barley, a typical cereal cultivated in southern Europe. Immediately after, corn is monitored through its life cycle until harvesting. The different densities, sizes and water content of both crops will allow the project to assess the radar capabilities to provide soil moisture and crop water content data. The radar and ground truth observations provide results about diurnal water cycle showing water dynamic processes such as precipitation interception, surface soil moisture evolution in the events of rain, dew and evaporation to assess the radar continuous monitoring capabilities.

In this dissertation, a study and a practical implementation of an acquisition and preprocessing unit are provided for the digitization and suitability of the radar signals. The hardware solution allows the digitization of radar signals at an appropriate speed and subsequently transfers the preprocessed data into a suitable interface. The system must include a memory and a direct connection interface for storage and external communication with a computer, respectively. The final results are obtained by processing the sampled data. This task is performed by a computer with a specific processing software designed by the department. The designed solution must be restrictive in terms of size, weight and portability. A low power hardware is needed in order to feed the unit through external batteries, keeping a suitable performance. From a commercial point of view, a cost effective and high integrated solution is needed.

This project addresses the characterization of an interferometer used for satellite orbit determination. It is included in the context of the assemblage of a Geostationary Synthetic Aperture Radar (GeoSAR) for Earth and atmosphere imagine techniques. For that, brief explanations of the GeoSAR project and the interferometry method are provided. As a first part, the relation between orbital error and the maximum area of a scene in a very simplified two dimensional case is found. Results show that if orbital errors are considered in the x-direction, the most affected dimension of the scene is also the x-direction. For orbital errors of 500 m in the x-direction a maximum focusing scene of x side of around 100 m is given while for orbital errors of 25 m the x side can measure up to 3000 m. The second part of the project has the goal of determining the position of the third antenna of the interferometer given the position of the other two. It is shown that the configuration with the greater effective baseline is the optimum and that, therefore, the third antenna should be placed in building Omega in Campus Nord. The last part of the project aims to find the optimum values of the different components of the interferometer. Results show that a gain of around 30 dB should be considered for the amplifiers and that antenna gain should not be smaller than the initial 42 dB but, when possible, greater. It is also found that the noise figure of the amplifiers should be as small as possible and that active repeaters work much better than passive ones. Este proyecto aborda la caracterización de un interferómetro utilizado para la determinación de la órbita de un satélite. Se incluye en el contexto del ensamblaje de un Radar de Apertura Sintética Geoestacionario (GeoSAR) para técnicas de imagen de la Tierra y la atmósfera. Para ello, se proporcionan breves explicaciones del proyecto GeoSAR y del método de la interferometría. Como primera parte, se estudia la relación entre el error orbital y el área máxima de una escena en un caso bidimensional muy simplificado. Los resultados muestran que si los errores orbitales se consideran en la dirección x, la dimensión más afectada de la escena es también la dirección x. Para errores orbitales de 500 m en la dirección x se da una escena máxima de enfoque de coordinada x de alrededor de 100 m, mientras que para errores orbitales de 25 m la coordinada x puede medir hasta 3000 m. La segunda parte del proyecto tiene el objetivo de determinar la posición de la tercera antena del interferómetro dada la posición de las otras dos. Se demuestra que la configuración con la línea base más efectiva es la óptima y que, por lo tanto, la tercera antena se debe colocar en el edificio Omega del Campus Nord. La última parte del proyecto tiene como objetivo encontrar los valores óptimos de los diferentes componentes del interferómetro. Los resultados muestran que se debe considerar una ganancia de alrededor de 30 dB para los amplificadores y que la ganancia de la antena no debe ser menor que los 42 dB iniciales sino que, a poder ser, mayor. También se demuestra que la figura de ruido de los amplificadores debe ser lo más pequeña posible y que los repetidores activos funcionan mucho mejor que los pasivos. Aquest projecte aborda la caracterització d'un interferòmetre utilitzat per a la determinació de l'òrbita d'un satèl·lit. S'inclou en el context del muntatge d'un Radar d'Obertura Sintètica Geoestacionari (GeoSAR) per tècniques d'imatge de la Terra i l'atmosfera. Per a això, es proporcionen breus explicacions del projecte GeoSAR i del mètode de la interferometria. Com a primera part, s'estudia la relació entre l'error orbital i l'àrea màxima d'una escena en un cas bidimensional molt simplificat. Els resultats mostren que si els errors orbitals es consideren en la direcció x, la dimensió més afectada de l'escena és també la direcció x. Per errors orbitals de 500 m en la direcció x es dóna una escena màxima d'enfocament de coordinada x al voltant dels 100 m, mentre que per a errors orbitals de 25 m la coordinada x pot mesurar fins a 3000 m. La segona part del projecte té l'objectiu de determinar la posició de la tercera antena de l'interferòmetre donada la posició de les altres dues. Es demostra que la configuració amb la línia base més efectiva és l'òptima i que, per tant, la tercera antena s'ha de col·locar a l'edifici Omega del Campus Nord. L'última part del projecte té com a objectiu trobar els valors òptims dels diferents components de l'interferòmetre. Els resultats mostren que s'ha de considerar un guany de prop de 30 dB per als amplificadors i que el guany de l'antena no ha de ser menor que els 42 dB inicials sinó que, si pot ser, més gran. També es demostra que la figura de soroll dels amplificadors ha de ser el més petita possible i que els repetidors actius funcionen molt millor que els passius.

El grup de recerca en teledetecció (RSLAB) esta desenvolupant un sistema de determinació orbital pioner per tal de proporcionar l'orbita de diversos satèl·lits geostacionaris amb una gran precisió. A mesura que el dispositiu augmenta en complexitat, s'aguditza la necessitat de disposar d'un sistema de control i alarmes. Aquest sistema, ha de ser capaç d'interpretar diversos nodes d'informació a l'entrada, (tals com senyals d'alimentació, comunicacions digitals i oscil·ladors de referencia) interpretar el seu bon funcionament i comunicar-se de forma remota amb el softwar Design and implementation of a control system for an orbital determination system called GEOSAR. This system consists of multiple receivers each of which incorporates multiple subsystems such as phase-synchronized oscillators, amplifiers, mixers, digital analog converters, power supplies, etc. The objective is to carry out a complete and real time monitoring of the state of the subsystems in order to detect and quickly correct any problem or anomaly. Disseny i implantació d'un sistema de control per a un sistema de determinació orbital anomenat GEOSAR. Aquest sistema està format per múltiples receptors cadascun dels quals incorpora múltiples subsistemes com ara oscil·ladors sincronitzats en fase, amplificadors, mescladors, convertidors analògic digital, fonts d'alimentació, etc. L'objectiu és realitzar una supervisió completa i en temps real de l'estat dels subsistemes per detectar i corregir de manera àgil qualsevol problema o anomalia. Disseny i implantació d'un sistema de control per a un sistema de determinació orbital anomenat GEOSAR. Aquest sistema està format per múltiples receptors cadascun dels quals incorpora múltiples subsistemes com ara oscil·ladors sincronitzats en fase, amplificadors, mescladors, convertidors analògic digital, fonts d'alimentació, etc. L'objectiu és realitzar una supervisió completa i en temps real de l'estat dels subsistemes per detectar i corregir de manera àgil qualsevol problema o anomalia.

The usual SAR processing algorithms used in LEO satellites or Ground Based SAR systems are not optimal for UAV based SAR formation (UPC Arbres system). The large dynamics and unstability characteristics of Multicopter UAV produce large defocusing and loss of detail in the SAR images. To prevent these problems the present operating parameters of Arbres must be optimized and a new algorithm able to operate with low Sweep Repetition Frequency (SRF) must be designed and evaluated based on simulated and/or experimental data. The combination of frequency-modulated continuous-wave (FMCW) technology and synthetic aperture radar (SAR) techniques leads to lightweight cost-effective imagining sensor of high resolution. One limiting factor to use of FMCW sensors is the well-known presence of nonlinearities in the transmitted signal. This results in contrast when the system is intended for high-resolution long-range applications, as it is the case for SAR. There are many algorithms to implement SAR formation but in this case the system it is placed in a UAV (UPC ARBRES system). The large dynamics and instability characteristics of drone UAV produce large defocusing and loss of detail in the SAR images. In this project is presented an algorithm to form synthetic apertures and compensate the defocusing and other aspects that are produced by the motion of the system. Firstly, the system it is assuming the Stop and Go assumption. Finally, the algorithm generates the raw data and the SAR image without assuming Stop and Go. La combinación de la tecnología de onda continúa modulada en frecuencia (FMCW, por sus siglas en inglés) y la tecnología de radar de apertura sintética (SAR, por sus siglas en inglés) conduce a un sensor de alta resolución, liviano y económico. Una limitación para el uso de sensores FMCW es la presencia conocida de no linealidades en la señal transmitida. Por otro lado, contrasta cuando el sistema está diseñado para aplicaciones de largo alcance de alta resolución, como es el caso de SAR. Hay muchos algoritmos para implementar la formación de imágenes SAR, pero en este caso el sistema se coloca en un UAV (sistema UPC ARBRES). La gran dinámica y las características de inestabilidad de los aviones no tripulados UAV producen gran desenfoque y pérdida de detalle en las imágenes de SAR. En este proyecto se presenta un algoritmo para formar aberturas sintéticas y compensar el desenfoque y otros aspectos que son producidos por el movimiento del sistema. En primer lugar, el sistema está asumiendo el supuesto de Stop and Go. Finalmente, el algoritmo genera los datos y la imagen SAR sin asumir Stop and Go. La combinació de la tecnologia d'ona continua modulada en freqüència (FMCW, per les seves sigles en anglès) i la tecnologia de radar d'obertura sintètica (SAR, per les seves sigles en anglès) condueix a un sensor d'alta resolució, lleuger i econòmic. Una limitació per a l'ús de sensors FMCW és la presència coneguda de no-liníalitats en el senyal transmès. D'altra banda, contrasta quan el sistema està dissenyat per a aplicacions de llarg abast d'alta resolució, com és el cas de SAR. Hi ha molts algorismes per implementar la formació d'imatges SAR, però en aquest cas el sistema es col·loca en un UAV (sistema UPC *ARBRES). La gran dinàmica i les característiques d'inestabilitat dels avions no tripulats UAV produeixen gran desenfoqui i pèrdua de detall en les imatges SAR. En aquest projecte es presenta un algorisme per formar obertures sintètiques i compensar el desenfoqui i altres aspectes que són produïts pel moviment del sistema. En primer lloc, el sistema està assumint el supòsit de Stop and Go. Finalment, l'algorisme genera les dades i la imatge *SAR sense assumir Stop and Go.

An interferometer for orbital determination receives a satellite signal at different spatial points using antennas that form a baseline. Those received signals have a different phase which is related to the distance between the receiver antenna and the satellite and correlating those signals it is possible to get a very precise location of the satellite even at thousands of kilometers. However, this interferometer is subject to different error sources and, in order to reduce those and achieve a better resolution, a calibration module has been analyzed, designed and implemented. This module uses a general calibration technique based on the properties of the correlation that can be applied to many other systems. This calibration system is a prototype carried at the UPC that consists in a PLL that generates a signal with the desired frequency, the signal passes through an attenuator and then is split into three and each of those three signals is introduced into each one of the three antennas of the GEOSAR interferometer. After that, those signals are correlated by the GEOSAR system and, as each of those signals has the same power and phase (the phase can be corrected if necessary through software if it is known) the correlation results one with zero phase. If the correlation differs from the expected (amplitude one and zero phase) we know that is due to a systematic error that can be measured and taken into account in the next real measures. Even though the calibrator was expected to be completely implemented at the end of this project, the time was limited and that hasn?t been possible. Anyway a functional calibrator has been implemented and it has detected that the interferometer doesn?t work as expected during the dawn, the day and the dusk. This phenomena will lead to changes in the interferometer intended to resolve it. Un interferómetro para la determinación orbital recibe una señal de satélite en diferentes puntos espaciales utilizando antenas que forman una línea de base. Estas señales recibidas tienen una fase diferente que está relacionada con la distancia entre el receptor y el satélite y mediante la correlación de esas señales es posible obtener una ubicación muy precisa del satélite, incluso a miles de kilómetros. Sin embargo, este interferómetro está sujeto a diferentes fuentes de error y, para reducirlas y lograr una mejor resolución, se ha analizado, diseñado e implementado el módulo de calibración. Este módulo utiliza una técnica de calibración general basada en las propiedades de la correlación que puede aplicarse a muchos otros sistemas. Este sistema de calibración es un prototipo llevado a cabo en la UPC que consiste en un PLL que genera una señal de la frecuencia deseada, la señal pasa por un atenuador y entonces se divide en tres, cada una de las tres se introduce en una de las tres antenas del interferómetro del GEOSAR. Después de esto las señales son correladas por el sistema del GEOSAR y, ya que las tres tienen la misma potencia y fase (la fase puede ser corregida con software si es conocida) la correlación da amplitud uno y fase cero. Si la correlación es diferente de la esperada entonces sabemos que es debido a errores del sistema que pueden ser medidos y corregidos en las próximas medidas reales. Aunque se esperaba tener completamente implementado el calibrador al final de este proyecto, el tiempo ha sido limitado y no ha sido posible. De todas formas se ha implementado un calibrador funcional que ha detectado que el interferómetro no funciona como se esperaba durante el amanecer, el día y el crepúsculo. Este descubrimiento traerá cambios en el interferómetro para resolver el problema. Un interferòmetre per a la determinació orbital rep un senyal de satèl·lit en diferents punts espacials utilitzant antenes que formen una línia de base. Aquestes senyals rebudes tenen una fase diferent que està relacionada amb la distància entre el receptor i el satèl·lit i, mitjançant la correlació d'aquests senyals, és possible obtenir una ubicació molt precisa del satèl·lit, fins i tot a milers de quilòmetres. No obstant això, aquest interferòmetre està subjecte a diferents fonts d'error i, per reduir-les i aconseguir una millor resolució, s'ha analitzat, dissenyat i implementat el mòdul de calibratge. Aquest mòdul utilitza una tècnica de calibratge general basada en les propietats de la correlació que pot aplicar-se a molts altres sistemes. Aquest sistema de calibratge és un prototip dut a terme a la UPC que consisteix en un PLL que genera una senyal de la freqüència desitjada, la senyal passa per un atenuador i llavors es dividida en tres, cadascuna de les tres s?introdueix a una de les tres antenes del interferòmetre del GEOSAR. Després d?això les senyals són correlades pel sistema de l?interferòmetre, ja que les tres tenen la mateixa potència i fase (la fase pot ser corregida amb software si és coneguda) la correlació dóna amplitud u i fase zero. Si la correlació és diferent de la esperada sabem que és degut als error del sistema que poden ser mesurats i corregits a les pròximes mesures reals. Tot hi que s?esperava tenir completament implementat el calibrador al final d?aquest projecte el temps ha estat limitat i no ha estat possible. De totes formes s?ha implementat un calibrador funcional que ha detectat que l?interferòmetre no funciona con s?esperava durant l?alba, el dia i el crepuscle. Aquest descobriment portarà canvis a l?interferòmetre per tal de resoldre el problema.

High resolution radars have stringent requirements on both signal analogue to digital conversion rates (> 20 Ms/s) and memory depth (> 500 Ms). Commercially available units are bulky and expensive and incompatible with the constraints of small UAV flying platforms used in remote sensing applications. Current analog data acquisition systems are complex systems based on high speed FPGA and microprocessors. Digital technologies are growing faster; microcontrollers are implementing more powerful peripherals, like Analog-to-Digital Converters (ADC). This is the case of LPC4370, which is a microcontroller based on ARM cortex architecture that includes an 80 Mega-Samples per second ADC. Nowadays, in radar applications, expensive digitizer boards are used for data acquisition. While an external ADC is sampling the received analog signal, an FPGA dumps the information from ADC to a fully equipped computer. The price for the whole solution is over thousand US Dollars. This thesis includes the research carried out in order to design, test and analyze a low cost acquisition device. As LPC4370 is a very powerful microcontroller with respect to the market price, designing a system with these objectives is a very good choice. LPC link2 is a development board based on LPC4370 microcontroller for a price of 20 USD approximately. It also includes two different application approaches; the first one oriented to ground radar systems, and the second to radar systems mounted on unmanned aerial vehicles (UAV). Los sistemas de adquisición de datos analógicos actuales, son sistemas complejos, basados en FPGA y microprocesadores. La tecnología electrónica avanza a pasos agigantados, los nuevos diseños de microcontroladores están implementando cada vez periféricos más potentes, como conversores analógico a digital (ADC). Este es el caso del LPC4370, un microcontrolador basado en arquitectura ARM cortex que implementa un ADC de alta velocidad (80MSps). Hoy en día se utilizan placas digitalizadoras muy caras para realizar la adquisición de datos en sistemas radar. Estas están basadas en una FPGA que transporta la información que un ADC genera a partir de la conversión de una señal analógica al dominio digital, hasta un ordenador, donde se almacenan los datos. Estas soluciones cuestan del orden de miles de dólares, dependiendo de las características. Esta tesis recoge las investigaciones realizadas para diseñar, testear y analizar un sistema de adquisición de datos de bajo coste basado en el microcontrolador LPC4370. Este microcontrolador es el más potente del mercado en cuanto a las capacidades y resolución del ADC que integra. Se va a utilizar una placa de desarrollo que integra este microcontrolador (LPC Link2), el precio de esta placa es aproximadamente 20 dólares. La tesis también incluye una aproximación de diseño para aplicaciones radar de tierra, y para radares a bordo de vehículos aéreos no tripulados (UAV). Els sistemes d'adquisició de senyals analògiques emprats en sistemes radars actuals, son sistemes complexes basats en FPGA i microprocessadors. La tecnologia electrònica avança a una gran velocitat, els nous dissenys de microcontroladors estan implementant cada vegada dissenys mes potents, implementant perifèrics com conversos analògic a digital (ADC) de altes prestacions. Aquest es el cas de LPC4370, un microcontrolador basat en l'arquitectura ARM còrtex que implementa un ADC de alta velocitat (80MSps). Avui en dia s'utilitzen plaques digitalitzadores molt cares per a realitzar l'adquisició de dades en sistemes radar. Aquestes plaques estan basades en una FPGA que transporta les dades que rep de la conversió d'un ADC, a un ordinador que les recull i les emmagatzema. Aquestes solucions tenen un preu de l'orde de milers de dòlars. Aquesta tesis recull les investigacions realitzades per a el disseny, testeig i anàlisis d'un sistema de adquisició de dades de baix cost basat en el microcontrolador LPC4370. Aquest es el microcontrolador més potent del mercat en quant a velocitat i resolució del ADC que integra. S'utilitzarà una placa de desenvolupament que integra aquest microcontrolador (LPC Link2), el preu d'aquesta placa es d'aproximadament 20 dòlars. La tesis recull una aproximació de disseny per aplicacions de radar de terra i per a radars a bord de vehicles aeris no tripulats (UAV).

Geostationary SAR missions under study require a highly precise orbit determination of the platform in order to obtain accurate SAR images and interferometric products. In the project a ground Active Radar Calibrator is proposed allowing to extract the satellite position from the calibrators echoes during SAR processing.

The aim of this project is the characterization of a SAR processor for the GB-SAR UPC technique based on backprojection. It has also been decided to make a first evaluation of the feasibility of usethe GB-SAR system in Unmanned Air Platforms El objetivo de este proyecto es la caracterización de un procesador SAR para el GB-SAR de la UPC basado en la técnica de Backprojection. También se ha decidido hacer una primera evaluación de la viabilidad de utilitzar el sistema GB-SAR en plataformas Aéreas no tripuladas L'objectiu d'aquest projecte és la caracterització d'un processador SAR per al GB-SAR de la UPC basat en la tècnica de Backprojection. També s'ha decidit fer una primera avaluació de la viabilitat d'utilitzar el sistema GB-SAR en plataformes aèries no tripulades

El proyecto se centra en desarrollar un modo rápido de operación radar que permite adquirir las señales de apertura sintética sin interrumpir el desplazamiento de la plataforma móvil que transporta el radar. El proyecto incluye también una rigurosa validación experimental del sistema lo que ha permitido el estudio de varias aplicaciones de esta tecnología. Design of a continuous acquisition mode for a 94 GHz radar, execution of the modifications needed for the correct operation and validation of the system through experimental measures. Diseño de un modo de adquisición continua para un sistema radar a 94 GHz,se realización de los cambios necesarios para su correcto funcionamiento y validación de todo el sistema mediante campañas de medidas. Disseny d'un mode d'adquisició continua per a un sistema radar a 94 GHz, realització dels canvis necessaris per el seu correcte funcionament i validació del funcionament de tot el sistema mitjançant campanyes de mesures.

El trabajo consiste en investigar, desarrollar y validar un procesador de datos radar de apertura sintética operando en plataformas terrestres (Ground Based SAR) para la obtención de imágenes radar de alta resolución y precisión. Para una mayor aplicabilidad del procesador en cualquier tipo de trayectoria se propone la utilización de las técnicas de retroproyección (backprojection) [ANGLÈS] Satellite, aircraft, drone or rail based on synthetic aperture radars (SAR) offer the opportunity to study landslides and changes occurred to the Earth through the processing of the signal received by the system. The signal processing is performed by algorithms designed for the type of information captured. In particular, in this thesis, the algorithm Back-Propagation is deeply analyzed to perform a good implementation and obtain high resolution images from GB-SAR laboratory system. We generate the images in order to display the results, allowing to visualize the amplitude and phase of targets. The high resolution results allows to apply the information extracted for interferometry ap- plications where high resolution is needed to compare the phases between different shots of the same scene. Therefore someone can know landslides or small ground movements and predict situations such as a falling building. [CASTELLÀ] El radar de apertura sintética (SAR) en plataformas como satélites, aviones, drones o raíles ofrecen la oportunidad de estudiar deformaciones y cambios que suceden en la Tierra a través del procesado de la señal recibida por el sistema. El procesado de señal se realiza mediante algoritmos diseñados para el tipo de información capturada. En concreto, este Proyecto Final de Carrera analiza el algoritmo Back-Propagation en pro- fundidad para poder realizar una buena implementación y obtener imágenes de alta resolución a partir de las capturas realizadas, principalmente, con el sistema GB-SAR del laboratorio. Para visualizar el resultado se obtienen imágenes de las escenas observadas, permitiendo visualizar la amplitud y la fase de los blancos. La alta resolución de las imágenes resultantes permite utilizar la información extraída para aplicaciones como la interferometría la cual requiere una alta resolución ya que consiste en com- parar las fases entre diferentes capturas de la misma escena, de manera que se pueden conocer deslizamientos o movimientos del terreno de pequeñas dimensiones y permite predecir situaciones de riesgo. [CATALÀ] El radar d’obertura sintètica (SAR) en plataformes com satèl·lits, avions, drons o rails ofereixen la oportunitat d’estudiar les deformacions i canvis que succeeixen a la Terra a través del processat de la senyal rebuda pel sistema. El processat de la senyal es realitza mitjançant algorismes dissenyats per el tipus de informació capturada. En concret, en aquest Projecte Final de Carrera s’analitza l’algorisme Back-Propagation en profunditat per poder realitzar una bona implementació i obtenir imatges d’alta resolució de les captures realitzades, principalment, amb el sistema GB-SAR del laboratori. Per visualitzar el resultat obtenim imatges de les escenes observades, permetent visualitzar l’amplitud i la fase dels blancs capturats. L’alta resolució de les imatges resultants permet utilitzar la informació extreta per aplicacions com la interferometria en que es necessita una alta resolució ja que consisteix en comparar les fases entre diferents captures de la mateixa escena, de manera que es poden conèixer lliscaments o moviments del terreny de petites dimensions i permet predir situacions de risc.

Recerca de models de reflectivitat radar en escenes marines per a simulació de sistemes SAR multicanal [ANGLÈS] This paper aims to explain the concept of sea reflectivity, the physical model to characterize sea clutter and effects on backscattering coefficient changes in wavelength, grazing angle, polarization and sea conditions. Subsequently, we conducted an extensive search for sea backscattering models used for estimating the backscattering coefficient. It has implemented the necessary simulations to make a reasoned choice of model that best suited to a variety of environmental and operating conditions of radar SAR MTI. The most relevant results are also presented in graphical format and contrasted with the simulator maritime SAR images. [CASTELLÀ] El presente documento pretende explicar el concepto de reflectividad marina, el modelo físico del mar para poder caracterizar el clutter y los efectos sobre el coeficiente de retrodispersión de los cambios en longitud de onda, ángulo de depresión, la polarización y las condiciones del mar. Posteriormente, se ha realizado una extensa búsqueda de modelos de reflectividad marina que se utilizan para estimar el coeficiente de retrodispersión. Se ejecutan las simulaciones necesarias para poder hacer una elección justificada del modelo que más se adapta a una gran variedad de condiciones ambientales y de funcionamiento de los radares SAR MTI. Los resultados más relevantes también se presentan en formato grafico y se contrastan con el simulador de imágenes SAR marítimas. [CATALÀ] El present document pretén explicar el concepte de reflectivitat marina, el model físic del mar per poder caracteritzar el clutter i els efectes sobre el coeficient de retrodispersió σ^0 dels canvis en la longitud d’ona, angle de depressió, la polarització i les condicions de mar. Posteriorment, s’ha realitzat una extensa cerca dels models de reflectivitat marina que s’utilitzen per estimar el coeficient de retrodispersió. S’executen les simulacions necessàries per poder fer una elecció justificada del model que més s’adapta a una gran varietat de condicions ambientals i de funcionament dels radars SAR MTI. Els resultats més rellevants també es presenten en format gràfic i es contrasten amb un simulador d’imatges SAR marítimes.

[ANGLÈS] This project is a small part of a larger project called SIMTISYS. The purpose of SIMTISYS is to simulate the behavior of a synthetic aperture radar with moving target indication (MTI) capabilities in maritime scenarios. SIMTISYS, as discussed below, is a software simulator which tries to evaluate the behavior of potential future missions based on SAR-GMTI multi-channel, applied to the monitoring of maritime traffic. With the simulator, we analyze the behavior of future multi-channel SAR-MTI systems getting detection images obtained in a simulation of echoes during the flight of a satellite and also evaluating the detection probabilities achieved by each combination of instrument, MTI technique adopted, type of boat, sea conditions, etc... During the project we have studied different alternatives to provide the detections information and the detection probabilities that would be obtained for a desired probability of false alarm. At the end of the process chain of the simulator SAR-MTI we have developed algorithms and detectors that allow forming two-dimensional probability detection maps overlapping the SAR images obtained. This project will focus particularly on this last part. As it will be seen later, the completion of this part of the simulator depends on the work of many other people. The features and parameters of the radar, the study of orbits , maritime scenario design and mathematical models, signal processing techniques, simulations, databases and SAR imaging. All this is necessary to obtain the images that are the starting point of this project. [CASTELLÀ] Este proyecto es una pequeña parte de un proyecto mayor llamado SIMTISYS. En éste se pretende simular el comportamiento de un radar espacial de apertura sintética con capacidad de detección de blancos móviles (MTI) en escenarios marítimos. SIMTISYS, como veremos más adelante, es un simulador software que tiene como propósito evaluar el comportamiento de posibles misiones futuras basadas en SAR-GMTI multicanal, aplicadas a la monitorización del tráfico marítimo. Con el simulador pretendemos estudiar el comportamiento de los futuros sistemas SAR-MTI multicanal, obteniendo imágenes de detecciones logradas en una adquisición simulada de ecos durante el vuelo de un satélite y también evaluar las probabilidades de detección conseguidas por cada posible configuración de instrumento, técnica de MTI adoptada, tipo de barco, condiciones del mar, etc… Durante la realización del proyecto se han estudiado diferentes alternativas para proporcionar la información de las detecciones y las probabilidades de detección que se obtendrían por una probabilidad de falsa alarma deseada. Al final de la cadena de proceso del simulador de señales SAR-MTI se han desarrollado detectores y algoritmos que permiten formar mapas de detección bidimensionales superpuestos a las imágenes SAR obtenidas. Este proyecto se centrará particularmente en esta última parte. Como se verá más adelante, la realización de esta parte del simulador depende del trabajo de muchas otras personas. Las características y parámetros del radar, el estudio de órbitas, el diseño de escenarios marítimos y modelos matemáticos, técnicas de procesado del señal, simulaciones, bases de datos y generación de imágenes SAR. Todo esto es necesario para la obtención de las imágenes que constituyen el punto de partida de este proyecto.

Tècniques de detecció de moviment amb radars d'apertura sintètica multicanals sobre escenaris marítims. [ANGLÈS] Multichannel spaceborne and airborne synthetic aperture radars (SAR) offer the opportunity to monitor maritime traffic through specially designed instruments and applying a suitable signal processing in order to reject sea surface clutter. These processing techniques are known as Moving Target Indication techniques (MTI) and the choice of the most adequate method depends on the radar system and operating environment. In maritime scenes the seas presents a complicated clutter whose temporal/spatial coherence models and background reflectivity depends on a large number of factors and are still subject of research. Moreover the targets kinematics are influenced by the sea conditions, producing in some situations high alterations in the imaged target. These aspects make difficult the detectability analysis of vessels in maritime scenarios, requiring both theoretical models and numerical simulations. This thesis looks into the few available MTI techniques and deals experimentally with them in a developed simulator for maritime SAR images. The results are also presented in a image format, giving the sequence for one trial simulation and the asymptotic probability of detection for the simulated conditions. [CASTELLÀ] Los radares de apertura sintética (SAR) multicanal a bordo de satélites o plataformas aerotransportadas ofrecen la oportunidad de monitorizar el tráfico marítimo a través de instrumentos especialmente diseñados y procesando los datos recibidos de forma adecuada para rechazar la señal provocada por la reflexión del mar. A estas técnicas se las conoce como Moving Target Indication techniques (MTI) y la elección de la más adecuada depende del sistema y del entorno de aplicación. En escenarios marinos, el mar presenta un clutter complicado de modelar, cuya coherencia espacio-temporal y reflectividad radar dependen de un gran número de factores que hoy en día todavía siguen siendo investigados. Por otra parte los parámetros dinámicos del target estan influenciados por las condiciones del mar, produciendo en algunas situaciones graves alteraciones en la formación de la imagen. Estos aspectos dificultan el análisis de la detección de las embarcaciones, requiriendo modelos teóricos y simulaciones numéricas. Este Proyecto Final de Carrera investiga las técnicas MTI disponibles, aplicándolas sobre las imágenes marítimas generadas por un simulador SAR. Los resultados son la generación de los productos MTI en formato imagen y el cálculo de la probabilidad de detección para cada target. [CATALÀ] Els radars d'obertura sintètica (SAR) multicanal embarcats en satèl·lits o plataformes aerotransportades ofereixen l'oportunitat de monitoritzar el tràfic marítim a través d'instruments especialment dissenyats i processant les dades rebudes de forma adequada per rebutjar la senyal provocada per la reflexió del mar. A aquestes tècniques se les coneix com Moving Target indication techniques (MTI) i l'elecció de la més adequada depèn del sistema i de l'entorn d'aplicació. En escenaris marins, el mar presenta un clutter complicat de modelar, la coherència espai-temporal i reflectivitat radar depenen d'un gran nombre de factors que avui dia encara segueixen sent investigats. D'altra banda els paràmetres dinàmics del target estan influenciats per les condicions de la mar, produint en algunes situacions greus alteracions en la formació de la imatge. Aquests aspectes dificulten l'anàlisi de la detecció de les embarcacions, requerint models teòrics i simulacions numèriques. Aquest Projecte Final de Carrera investiga les tècniques MTI disponibles, aplicant-les sobre les imatges marítimes generades per un simulador SAR. Els resultats són la generació dels productes MTI en format imatge i el càlcul de la probabilitat asimptòtica de detecció per a cada target.

Resultados optimizados mediante pre-filtrado reductor de ruido speckle para su utilización en las técnicas incoherentes como alternativa a la interferometría SAR. [ANGLÈS] The SAR (Synthetic Aperture Radar) system delivers high resolution images of Earth's surface. This project aim is to detect and measure ground motions from two incoherent techniques, i.e. those techniques developed through the amplitude and not through its phase. The main motivation of the project is to provide a technological alternative to hydrogeological studies which are affected by intense movements, their magnitude can range from several decimeters to meters. The presence of strong displacements causes the SAR interferometry technique not be valid because their results are affected by spatial decorrelation. The first technique under study is called PTA (Point Target Analysis). This technique assumes the SAR system as a linear system. On one hand, the image quality can be quantified by analyzing the characteristics of the impulse response. On the other hand, the measure of movement is carried out by searching position changes on the maximum's main lobes between images. The second technique applies the cross correlation (CC) between two SAR images. The algorithm delivers three outputs, the motion vector into two components (range and azimuth) and the quality index of correlation. The correlation index is the maximum degree of similarity between blocks that have been found. During analysis of the capacities of these two techniques is observed that the speckle noise is a factor which causes false alarms in the detection, hence worsening the quality of results. For this reason, the results are optimized based on the prior application of speckle noise reduction filters. In addition, the filter called Non-Local (NL) is implemented by an IDL code. NL filter uses the concept of local redundancy for estimating, pixel by pixel, the scene reflectivity preserving the resolution of the image. Finally, to assess the correct performance of these methods, series of tests are carried out on an open mine of coal which is affected by intense ground movement. [CASTELLÀ] El sistema SAR (Radar de Apertura Sintética) crea imágenes de alta resolución de la superficie de la Tierra. Este proyecto tiene como objetivo la detección y la medida de movimientos del terreno a partir de dos técnicas incoherentes, es decir, dichas técnicas desarrolladas trabajan sobre la amplitud y no sobre su fase. La motivación principal del proyecto es dar una alternativa tecnológica a los estudios hidrogeológicos que se ven afectados por movimientos intensos, que pueden ir desde diversos decímetros a metros. La existencia de desplazamientos de fuerte intensidad provoca que la técnica de interferometría SAR no sea válida debido a que los resultados se ven afectados por decorrelación espacial. La primera técnica bajo análisis se denomina PTA (Point Target Analysis). Esta técnica considera el sistema SAR como un sistema lineal. Por un lado, la calidad de las imágenes se puede cuantificar analizando las características de la respuesta impulsional. Por otro lado, la medida de movimientos se realiza buscando los cambios de posición de los máximos de los lóbulos principales entre imágenes. La segunda técnica estudiada aplica la correlación cruzada entre dos imágenes SAR. El algoritmo obtiene tres salidas, el movimiento vectorial en dos componentes (range y azimut) y el índice de calidad de correlación. El índice de correlación es el grado de máxima similitud entre bloques que se haya encontrado. Durante el análisis de las capacidades de estas dos técnicas se observa que el ruido Speckle es uno de los factores que provoca falsas alarmas en la detección, y por lo tanto empeora la calidad de los resultados. Por este motivo, los resultados se optimizan a partir de la aplicación previa de filtros reductores de ruido Speckle. Además, se programa en el entorno IDL el filtro denominado Non-Local (NL). El filtro NL aprovecha el concepto de redundancia local para estimar, píxel a píxel, la reflectividad de la escena preservando la resolución de la imagen. Finalmente, para evaluar el correcto funcionamiento de estos métodos se realizan una serie de pruebas sobre una mina a cielo abierto de carbón que se ve afectada por un movimiento del terreno de gran intensidad. [CATALÀ] El sistema SAR (Radar d'Obertura Sintètica) crea imatges d'alta resolució de la superfície de la Terra. Aquest projecte té com a objectiu la detecció i mesura de moviments del terreny a partir de dues tècniques incoherents, és a dir, aquestes tècniques treballen sobre la amplitud i no sobre la seva fase. La motivació principal del projecte és donar una alternativa tecnològica als estudis hidrogeològics que es veuen afectats per moviments intensos, que poden anar de diversos decimetres a metres. L'existència de desplaçaments de forta intensitat provoquen que la tècnica d'interferometría SAR no sigui vàlida degut a que els resultats es veuen afectats per decorrelació espacial. La primera tècnica sota anàlisi s'anomena PTA (Point Target Analysis). Aquesta tècnica considera el sistema SAR com un sistema lineal. Per una banda, la qualitat de les imatges es pot quantificar analitzant les característiques de la resposta impulsional. Per altra banda, la mesura de moviments es realitza cercant els canvis de posició entre imatges dels màxims dels lòbuls principals. La segona tècnica estudiada aplica la correlació creuada entre dues imatges SAR. L'algoritme obté tres sortides, el moviment vectorial en dos components (range i azimut) i l'índex de qualitat de la correlació. L'índex de correlació és el grau de màxima semblança entre blocs que s'ha trobat. Durant l'anàlisi de les capacitats d'aquestes dues tècniques s'observa que el soroll Speckle és un dels factors que provoca falses alarmes en la detecció, i per tant empitjora la qualitat dels resultats. Per aquest motiu, els resultats s'optimitzen a partir de l'aplicació prèvia de filtres reductors de soroll Speckle. A més a més, es programa en l'entorn IDL el filtre denominat Non-Local (NL). El filtre NL aprofita el concepte de redundància local per estimar, píxel a píxel, la reflectivitat de l'escena preservant la resolució de l'imatge. Finalment, per avaluar el correcte funcionament d'aquests mètodes es realitzen una sèrie de proves sobre una mina de carbó a cel obert que es veu afectada per un moviment de gran intensitat.

Català: Un complet anàlisi sobre la viabilitat dels satèl.lits geosíncrons per l'adquisició de dades SAR es presenta en aquesta tesis. L'objectiu d'una missió SAR Geosíncrona és la obtenció d'imatges SAR utilitzant el moviment relatiu d'un satèl.lit geosíncron respecte de la superfície terrestre. Aquest moviment es pot aconseguir gracies a petites inclinacions del pla orbital o bé degut a lleugeres pertorbacions en l'excentricitat de l'òrbita. En aquesta tesis, s'estudiaran la formació de l'obertura sintètica, el balanç de potències, l'estudi de la historia doppler dels ecos rebuts, el nivell d'ambigüitats, l'enfocament de la imatge, entre altres característiques del processat GEOSAR. Castellano: Un análisis completo sobre la viabilidad de los satélites geosíncronos para adquisición de datos SAR se presenta en esta tesis. El objetivo de una misión SAR Geosíncrono es la obtención de imágenes SAR utilizando el movimiento relativo de un satélite geosíncrono con respecto de la superficie terrestre. Este movimiento se puede conseguir gracias a órbitas ligeramente inclinadas o bien pequeñas perturbaciones en la excentricidad de la órbita. En esta tesis, se analizarán la formación de la apertura sintética, el balance de potencias, el estudio de la historia doppler de los ecos recibidos, el nivel de ambigüedades, el enfoque de la imagen, entre otras características del procesado GEOSAR. English: A complete analysis on the feasibility of geosynchronous satellites to perform Synthetic Aperture Radar (SAR) acquisition is assessed in this thesis. The goal of a Geosynchronous SAR mission is to obtain SAR images using the relative motion of a geosynchronous satellite with respect to the Earth's surface. This motion can be achieved by a slightly inclined orbital plane relative to the Equator which can be combined with small eccentricities on a satellite non-perfect geostationary orbit. In the thesis, the synthetic aperture formation, power budget and doppler history analysis, ambiguity levels, focusing and other processing issues are presented.

Català: En els últims anys el nombre de missions que utilitzen radars de tipus SAR està augmentant considerablement degut a les bones prestacions que ofereixen en front de les possibles condicions climatològiques adverses. La utilització de radars permet realitzar aplicacions des de la cartografia d'alta resolució fins a la detecció de vaixells en el mar, podent estar incorporats tant en avions com en satèl.lits, encara que en aquest projecte només s'ha tingut en compte l'última opció degut a que la informació del funcionament del radar es més coneguda. Un gran nombre de radars utilitzen antenes de tipus phased-array o agrupació amb que disposen de 4 modes d'explorar la superfície terrestre. Entre ells es troba ScanSAR que permet obtenir imatges de superfícies de l'ordre del centenar de kilòmetres amb resolucions de l'ordre dels 10 metres. Encara que com a punt negatiu es pot mencionar l'aparició d'unes franges no desitjades que son visibles en les imatges degut a una alteració espacial en la sensibilitat radiomètrica coneguda com scalloping. L'objectiu del present projecte es analitzar y quantificar aquesta alteració espacial en la sensibilitat radiomètrica centrant-se en 3 satèl.lits, 2 en funcionament operatiu y l'altre en desenvolupament, i estudiar l'impacte en una aplicació com la detecció de vaixells en el mar. Per realitzar la quantificació numèrica s'ha desenvolupat una interfície gràfica amb la plataforma Matlab. Aquesta interfície gràfica proporciona els resultats tan en forma numèrica com gràfica. A més en la memòria es poden trobar diverses imatges captades per satèl.lits radar de tipus SAR que mostren e il.lustren l'impacte del scalloping. Castellano: En los últimos años el número de misiones que emplean radares de tipo SAR está aumentando considerablemente debido a las buenas prestaciones que ofrecen frente a las posibles condiciones climatológicas adversas. El empleo de radares permite realizar aplicaciones desde la cartografía de alta resolución hasta la detección de barcos en el mar, pudiendo estar incorporados tanto en aviones como en satélites, aunque en el presente proyecto sólo se ha tenido en cuenta esta última opción debido a que la información del funcionamiento del radar es más conocida. Un gran número de radares emplean antenas de tipo phased-array o agrupación con lo que disponen de 4 modos de explorar la superficie terrestre. Entre ellos se encuentra ScanSAR que permite obtener imágenes de superficies del orden del centenar de kilómetros con resoluciones del orden de los 10 metros. Aunque como punto negativo se puede mencionar la aparición de unas franjas indeseadas que son visibles en las imágenes debido a una alteración espacial en la sensibilidad radiométrica conocida como scalloping. El objetivo del presente proyecto es analizar y cuantificar dicha alteración espacial en la sensibilidad radiométrica centrándose en 3 satélites, 2 de ellos ya en funcionamiento operativo y otro en desarrollo, y estudiar el impacto en una aplicación como la detección de barcos en el mar. Para realizar la cuantificación numérica se ha desarrollado una interfaz gráfica bajo la plataforma Matlab. Dicha interfaz gráfica proporciona los resultados tanto de forma numérica como gráfica. Además en la memoria se pueden encontrar diversas imágenes tomadas por satélites radar de tipo SAR que muestran e ilustran el impacto del scalloping. English: In the last years the number of missions which use SAR type radars is increasing due to the good features they have against any bad weather condition. The use of radars allows carrying out applications form high resolution cartography to ship detection. The radars can be mounted in planes or in satellites, although only the last one is taken into account in this project because there is more information about the radar. A great number of radars has a phased array antenna with which they can scan the Earth ground in 4 ways. One of them is ScanSAR which gives ground images of about one hundred kilometres with a resolution of around 10 meters. However, as a bad point it can be mention that in the images there are some undesired visible strips caused by a spatial alteration in the radiometric sensibility called as scalloping. The target of this project is to analyse and to quantify this spatial alteration in the radiometric sensibility focusing in 3 satellites, two of them are operative and the other one is being be developed, and to study its impact in an application as the ship detection. To carry out the numerical quantification a graphical interface has been developed in the platform named Matlab. Moreover in the memory there are several images taken by SAR type radar satellites which show the impact of scalloping.

Synthetic Aperture Radar (SAR) is a technique used in radar (RAdio Detection And Ranging) [1] systems to get high resolution images which are impossible to obtain with a conventional radar. This method allows us to acquire images from the surface of the Earth or other planets from large distances. In SAR [2], a single antenna is used to get information of the targets, and the platform movement, where the antenna is fixed, is used to spread the Doppler history of received echoes improving the resolution of processed images. Remote sensing is a wide area which studies different techniques to acquire information about targets situated at far distances. These techniques can be classified in two different areas according to their basic operation. The first group, called passive remote sensing [3] [4], uses passive sensors to acquire the energy radiated by the targets. This energy can come from an external source, such as Sun radiation, being reflected by the object or it can be emitted by the target itself. On the other hand, active remote sensing systems [4] emit pulses to illuminate the scanned area, providing their own energy. So, although it requires a more complex system, active sensing does not require an external source to operate which is an advantage when the conditions are not favourable. SAR and other radar techniques are examples of active sensors, working at frequencies between 0.3 GHz and 300GHz. These systems send pulses towards the scanned area, the interaction of each pulse with the surface originates an echo which arrives to the receiver. This echo is originated by the energy backscattered by the objects in the scene and it will be dependant of the backscattering profile of the targets (radar cross-section) [5] [6]. The time delay and strength of power received as well as frequency properties of the returns are processed to determine the target locations and characteristics. Synthetic aperture is similar to a conventional real aperture radar (RAR) antenna but it is achieved by signal processing. In a SAR, the antenna, installed in a moving platform, sends pulses to the scene and receives backscattered returns. The movement of the platform makes possible to illuminate the targets at different positions of the satellite trajectory, which is equivalent to have multiple antennas illuminating the scene at the same time. Thus, SAR is a fairly recent acquisition method that has some advantages in comparison with other remote sensing techniques. The most significant are: · Day/Night and all weather condition imaging since it does not depend on external power sources to detect the targets. · Geometric resolution independent of altitude or wavelength. · Signal data characteristic unique to the microwave region of EM spectrum which has suffers less deterioration in atmosphere propagation. The SAR systems started with aero-transported missions and later, first space missions were sent. The SAR beginning dates back to 1951 when C. Wiley postulated the Doppler

This thesis investigates the acquisition and processing of Bistatic SAR data using SABRINA-X, and with TerraSAR-X as the transmitter of opportunity. SABRINA-X is an X-band receiver system that has been recently designed at the UPC Remote-Sensing Laboratory, while TerraSARX is a German satellite for SAR-based active remote-sensing. Prior to the particular case of acquiring TerraSAR-X signals, the hardware aspects of SABRINAX have been investigated further, and improved as necessary (or suggested for up-gradation in future). Two successful data acquisitions have been carried out, to obtain bistatic SAR images of the Barcelona harbor, with the receiver set-up at the close-by Montjuïc hill. Each acquisition campaign necessitated an accurate prediction of the satellite overpass time and precise orientation of the antennas to acquire the direct signal from the satellite and the backscattered signals off the viewed terrain. The thesis also investigates the characteristics of the acquired signals, which is critical as regards the subsequent processing for imaging and interferometric applications. The hardware limitations, combined with ‘off-nominal’ transmissions of the satellite, necessitate improved range processing of the acquired signals. The thesis expounds the possible range compression techniques, and suggests ways for improved compression, thereby improving the quality of the subsequently processed images.

This project proposes and evaluates a solution to address the existing problem of time synchronization data in the context of precise orbit determination of geostationary satel- lites. For this reason, in this memory a review of the basics of an interferometer and the need of making this accurate time synchronization are done. Then, an introduction to time transference and the method that will be followed are explained as well as the pro- posal of a system design which fulfills the requirements. Furthermore, all the work that has been done in order to develop the time stamp system is expressed in this memory. Finally, the validation of this system using different clocks as time references and other experiments are explained. Este protecto propone y avalua una solución con el fin de solucionar el problema que existe en la sincronización de datos en el contexto de la determinación orbital de satélites geoestacionarios. Por esto, en esta memoria se hace una breve explicación de las bases de la interferometria y de la necesidad de generar una precisa sincronización temporal. Después, se hace una introducción a la transferencia de tiempo y se explica el método que se seguirá asi como la propuesta de diseño del sistema. Además, todo el trabajo que se ha hecho a la hora de desenvolupar el sistema se puede ver en esta memoria. Finalmente se explica la validación del sistema utilizando diferentes relojes como referencias de tiempo y otros experimentos. Aquest projecte proposa i avalua una solució per tal de combatre el problema que existeix en la sincronització de dades en el contexte de la determinació orbital de satèl·lits geostacionaris. Per aquesta raó, en aquesta memòria es fa una breu explicació de les bases de la interferometria i de la necessitat de generar una precisa sincronització temporal. Després, una introducció a la transferència de temps i el mètode que es seguirà són explicats així com la proposta del disseny del sistema. A més a més, tot el treball que s'ha fet a l'hora de desenvolupar el sistema es pot veure en aquesta memòria. Finalment, la validació del sistema utilitzant diferents rellotges com a referències de temps i altres experiments són explicats.

Geostationary radar orbit determination from ranging observations Multiple applications such as land stability control, natural risks prevention or accurate numerical weather prediction models from water vapour atmospheric mapping would substantially benefit from permanent radar monitoring given their fast evolution is not observable with present Low Earth Orbit based systems. In order to overcome this drawback, GEOstationary Synthetic Aperture Radar missions (GEOSAR) are presently being studied. GEOSAR missions are based on operating a radar payload hosted by a communication satellite in a geostationary orbit. Due to orbital perturbations, the satellite does not follow a perfectly circular orbit, but has a slight eccentricity and inclination that can be used to form the synthetic aperture required to obtain images. Several sources affect the along-track phase history in GEOSAR missions causing unwanted fluctuations which may result in image defocusing. The main expected contributors to azimuth phase noise are orbit determination errors, radar carrier frequency drifts, the Atmospheric Phase Screen (APS), and satellite attitude instabilities and structural vibration. In order to obtain an accurate image of the scene after SAR processing, the range history of every point of the scene must be known. This fact requires a high precision orbit modeling and the use of suitable techniques for atmospheric phase screen compensation, which are well beyond the usual orbit determination requirement of satellites in GEO orbits. The other influencing factors like oscillator drift and attitude instability, vibration, etc., must be controlled or compensated. In order to determine the satellite orbit, GEOSAR mission propose a group of Active Radar Calibrators (ARCs). These ARCs will be placed in well-known positions of the observed scene providing range and range-rate measurements. From such measurements, the satellite position and velocity may be initially calculated. Then, the initial state may be refined by means of differential correction techniques such as Least Squares or Kalman filter techniques. In this way, the satellite orbit may be calculated more precisely, which is crucial in order to achieve well focused images. This document will present the methods for computing the initial state of the satellite orbit, and will study the use of Least Squares technique as a method to determine the satellite orbit precisely. Since there is no real data available, ideal data will be created in order to perform different simulations of all methods and techniques presented within this document. Thus, the results will be used as a first approximation to the future satellite orbit determination. Gran variedad de aplicaciones como es el caso del control de la estabilidad de la tierra, la prevención de riesgos naturales o los modelos numéricos exactos de predicción del tiempo a partir del mapeo del vapor de agua atmosférico podrían beneficiarse sustancialmente del seguimiento permanente de un radar dado que la rápida evolución de estos fenómenos no es observable mediante los sistemas actuales basados en órbitas terrestres bajas (LEO, por Low Earth Orbit, en inglés). Para superar este obstáculo, actualmente se están investigando las misiones radar de apertura sintética geoestacionarias (GEOSAR, por Geostationary Synthetic Aperture Radar, en inglés). Las misiones GEOSAR están basadas en el manejo de una carga radar alojada en un satélite de comunicaciones situado en una órbita geoestacionaria. Debido a las perturbaciones orbitales, el satélite no describe una órbita circular sino que posee una excentricidad y una inclinación leves que pueden ser usadas para formar la apertura sintética necesaria para la formación de imágenes. La historia de fases en la dirección de movimiento del radar está afectada por diferentes causas creando fluctuaciones indeseadas que pueden derivar en el desenfoque de la imagen. Los contribuyentes principales al ruido de fase en la dirección azimut son: los errores de determinación orbital, las derivas de la frecuencia portadora del radar, la proyección de fase atmosférica (APS, por Atmospheric Phase Screen, en inglés), y las inestabilidades de la disposición y vibraciones estructurales del satélite. Para obtener una imagen exacta de la escena después del procesado SAR, se debe saber la historia de los rangos de cada uno de los puntos de la escena. Este hecho requiere de un modelado orbital muy preciso y del uso de técnicas adecuadas para la compensación de la proyección de fase atmosférica, condiciones que se hallan muy por encima de los requerimientos de determinación orbital en los satélites GEO actuales. Los otros factores influyentes como son la deriva del oscilador y las inestabilidades de disposición, vibraciones, etc., deben ser controlados o compensados. Para determinar la órbita del satélite, la misión GEOSAR propone un conjunto de calibradores radar activos (ARC, por Active Radar Calibrator, en inglés). Estos ARC serán colocados en posiciones bien conocidas de la escena observada proporcionando medidas de rango y de velocidad de rango. A partir de estas medidas, se podrán calcular inicialmente la posición y la velocidad del satélite. Luego, este estado inicial se podrá refinar a través de técnicas de corrección diferencial como son la técnica de mínimos cuadrados (en inglés Least Squares) o los filtros de Kalman. De este modo, la órbita del satélite será calculada de un modo más preciso, aspecto indispensable para la consecución de imágenes bien enfocadas. Este documento presentará métodos para el cálculo del estado inicial de la órbita del satélite, y estudiará el uso de la técnica de mínimos cuadrados como método para determinar la órbita del satélite de un modo preciso. Como todavía no se dispone de datos reales, se crearán datos ideales para poder realizar distintas simulaciones de todos los métodos y técnicas que se van a presentar en el documento. Así, se podrán utilizar los resultados como una primera aproximación para una futura determinación orbital del satélite. Una gran varietat d’aplicacions com són el control d’estabilitat de la terra, la prevenció de riscos naturals o els models numèrics exactes de predicció del temps a partir del mapeig del vapor d’aigua atmosfèric podrien beneficiar-se substancialment del seguiment permanent d’un radar donat que la ràpida evolució d’aquests fenòmens no és observable mitjançant els sistemes actuals basats en òrbites terrestres baixes (LEO, de l’anglès Low Earth Orbit). Per superar aquest obstacle, actualment s’estan investigant les missions radar d’obertura sintètica geostacionàries (GEOSAR, de l’anglès Geostationary Synthetic Aperture Radar). Les missions GEOSAR estan basades en l’ús d’una càrrega radar allotjada en un satèl·lit de comunicacions situat en una òrbita geostacionària. A causa de les pertorbacions orbitals, el satèl·lit no descriu una òrbita circular, sinó que disposa d’una excentricitat i d’una inclinació lleus que poder ser utilitzades per formar l’obertura sintètica necessària per a la formació d’imatges. La història de fases en la direcció de moviment del radar està afectada per diferents causes creant fluctuacions indesitjables que poden derivar en el desenfocament de la imatge. Els contribuents principals al soroll de fase en la direcció azimut són: els errors de determinació orbital, les derives de la freqüència portadora del radar, la projecció de fase atmosfèrica (APS, de l’anglès Atmospheric Phase Screen), i les inestabilitats de disposició i vibracions estructurals del satèl·lit. Per a obtenir una imatge exacte de l’escena després del processament SAR, és necessari saber la història d’abast de cadascun dels punts de l’escena. Aquest fet requereix d’un modelatge orbital molt precís i de l’ús de tècniques adequades per a la compensació de la projecció de fase atmosfèrica, condicions que es troben molt per damunt dels requeriments de determinació orbital dels satèl·lits GEO actuals. Els altres factors influents com són la deriva de l’oscil·lador i les inestabilitats de disposició, vibracions, etc., han de ser controlats o compensats. Per determinar l’òrbita del satèl·lit, la missió GEOSAR proposa un conjunt de calibradors radar actius (ARC, de l’anglès Active Radar Calibrator). Aquests ARC seran col·locats en posicions ben conegudes de l’escena observada proporcionant mesures d’abast i de velocitat d’abast. A partir d’aquestes mesures, es podran calcular inicialment la posició i la velocitat del satèl·lit. Posteriorment, aquest estat inicial es podrà refinar per mitjà de tècniques de correcció diferencial com són la tècnica de mínims quadrats (en anglès Least Squares) o els filtres de Kalman. Així, l’òrbita del satèl·lit es calcularà d’una forma més precisa, fet indispensable per a la consecució d’imatges ben enfocades. Aquest document presentarà mètodes per al càlcul de l’estat inicial de l’òrbita del satèl·lit i estudiarà l’ús de la tècnica de mínims quadrats com a mètode per a determinar l’òrbita del satèl·lit d’una forma precisa. Com que encara no es disposa de dades reals, es crearan dades ideals per a poder realitzar diferents simulacions de tots els mètodes i tècniques que es presentaran en el document. D’aquesta manera, es podran utilitzar els resultats com a una primera aproximació per a una futura determinació orbital del satèl·lit.

The project is focused on the interferometric techniques applied to precise satellite positioning. These techniques are required in future Earth Observation radar satellites based on geostationary platforms. The industry of remote sensing has nowadays strongly developed systems, which are versatile and adaptable, however they are not optimal for certain applications. With more than enough reason from it, a new technology of remote sensing technique is being developed, specifically the technology of Synthetic Aperture Radars (SAR) mounted in Geostationary satellites. This paper does briefly explain the theory behind radars, and it does more specifically about SAR technology. It takes an informative view about their characteristics of the many different systems developed up to date and based on recently published analyses justifies the necessity of the GEOSAR, and attempts to validate and surmount the most important of its intrinsic flaws: the precise orbit determination. To fight these uncertainties, it studies the possibility to predict precisely its position with the help of an interferometer, an angle measurement system, which with correct configuration could reach the orbit precision required. The construction of this interferometer, is done through the profiting of a pre-existent Xband receiver, a commercial DVBSatellite television receiver, properly modified to fetch the signal in baseband and process the signal to acquire the phase from it. Although the system had not acquired the phase as it was expected due to several increasing complications within the system devices, this has has open a way for possible a future development of the research and with it achieve a low cost interferometer which could not only validate the GEOSAR orbit precision, but also can improve existing satellite tracking systems. La industria de la teledetección tiene a día de hoy sistemas fuertemente desarrollados, versátiles y adaptables, sin embargo, no son óptimos para ciertas aplicaciones A partir de ello, una nueva tecnología de teledetección está siendo desarrollada, específicamente la tecnología de radares de apertura sintética (SAR) en satélites geoestacionarios. Este trabajo explica brevemente la teoría de los radares, i lo hace más específicamente sobre los de tecnología SAR. El trabajo toma una posición informativa sobre sus características de los diferentes sistemas desarrollados a día de hoy i basado en estudios recientes justifica la necesidad del GEOSAR, además de intentar validar y superar el más importante de sus retos : poder determinar la posición orbital. Para luchar contra estas incertezas, estudia la posibilidad de predecir con precisión su posición con la ayuda de un interferómetro, un sistema medidor de ángulos, el cual con la configuración correcta puede lograr la precisión requerida. La construcción de este interferómetro, se hace a través del aprovechamiento de un receptor ya existente de banda X, un receptor de televisión satelital comercial apropiadamente modificado para obtener la diferencia de fases. Aunque el sistema no ha podido obtener la fase como era esperado debido a crecientes complicaciones con los dispositivos, ha abierto una nueva vía de desarrollo para los SAR y conseguir a través de un sistema interferométrico sencillo no solamente predecir orbitas precisas para satélites GEOSAR, sino para todos los sistemas de seguimiento satelital L'industria de la teledetecció té a dia d'avui sistemes fortament desenvolupats, versàtils i adaptables, malgrat això no són òptims per certes aplicacions. A partir d'això, una nova tecnologia de teledetecció està sent desenvolupada, específicament la tecnologia de radars d'apertura sintètica (SAR) en satèl·lits geoestacionaris. Aquest treball explica breument la teoria dels radars, i ho fa més específicament de la tecnologia SAR. El treball toma una posició informativa sobre les seves característiques dels diferents sistemes desenvolupades a dia d'avui i basat en estudis recents justifica la necessitat del GEOSAR, a més d'intentar validar i superar la més important dels seus reptes: poder determinar la posició orbital. Per lluitar contra aquestes incerteses, estudia la possibilitat de predir amb cura la seva posició amb l'ajuda d'un interferòmetre, un sistema mesurador d'angles, el qual amb la configuració correcta pot assolir la precisió requerida. La construcció d'aquest interferòmetre, es fa a través de l'aprofitament d'un receptor ja existent de banda X, un receptor de televisió satel·lital comercial apropiadament modificat per tal d'obtenir la fase. Malgrat que el sistema no ha pogut obtenir la fase com era esperat degut a creixents complicacions amb els dispositius, ha obert una nova via de desenvolupament dels SAR i aconseguir a través d'un sistema interferomètric senzill no solament per predir òrbites acurades per satèl·lits GEOSAR, sinó per tots els sistemes de seguiment satel·lital

La simulació d'un sistema de radar d'alta resolució (SAR) multicanal fet a partir de Matlab i la comprovació dels seus resultats. [ANGLÈS] This project studies the behavior of a high-resolution radar (SAR) multichannel. The study is based on numerical simulation of SAR signals which is dedicated the first part of the project. Then we study the SAR processor that will be responsible of radar data compression to form a multichannel radar image. Throughout the study, the process is accompanied by simple examples illustrating the different behaviors of the system. To conclude, it explains how the target movement affects to the simulator output and introduces the concept of MTI (Moving Target Indicator) applied to SAR systems. [CASTELLÀ] Este proyecto estudia el comportamiento de un radar de alta resolución (SAR) multicanal. El estudio se basa en la simulación numérica de las señales SAR a la que se ha dedicado la primera parte del proyecto. Seguidamente se estudia el procesador SAR encargado de comprimir los datos radar para formar una imagen multicanal. Durante todo el proceso se acompaña el estudio de ejemplos sencillos que ilustran los diferentes comportamientos del sistema. Para acabar se explica cómo afecta el movimiento de los blancos a la salida del simulador y se introduce el concepto de MTI (Moving Target Indicator) aplicado a los sistemas SAR. [CATALÀ] Aquest projecte estudia el comportament d'un radar d'alta resolució (SAR) multicanal. L'estudi es basa en la simulació numèrica dels senyals SAR als quals s'ha dedicat la primera part del projecte. Seguidament s'estudia el processador SAR encarregat de comprimir les dades radar per formar una imatge multicanal. Durant tot el procés s'acompanya l'estudi d'exemples senzills que il·lustren els diversos comportaments del sistema. Per acabar s'explica com afecta el moviment dels blancs a la sortida del simulador i s'introdueix el concepte de MTI (Moving Target Indicator) aplicat als sistemes SAR.

This thesis belongs to the remote sensing field, particularly on the Geostationary Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging systems with on-ground receiver. These systems forms images taking the signals along the orbital track of one satellite while the receiver is placed on the Earth coherently processing the echoes received by the receiver. The study presented in this thesis is centered in an algorithm known as back projection algorithm that presents the main advantage that is possible to permanently acquire images from the same region thanks to the small motion of the platform with respect to the Earth. An introduction to all the important aspects of the GEOSAR mission is presented in order to let the reader known all the important information of why it is important to study the Synthetic Aperture Radars (SAR) mounted on geostationary satellite platforms. Moreover, an introduction to orbits, coordinates systems and Synthetic Aperture Radar (SAR) is essential in order to understand the algorithm developed in this thesis for obtaining SAR images from a geostationary orbit with the receiver placed on ground. So a detailed explanation of all this topics is developed during this thesis. The main section of this thesis presents the development of a back projection algorithm for a GEOSAR satellite with on ground receiver. Detailed explanations on how each block of the algorithm has been developed and which are the main functionalities of each block are explained and analysed. Finally, a test in order to prove that the algorithm works as expected has been performed in order to see if it is possible to obtain SAR images from a geostationary orbit using this geometry.

Las posibilidades y limitaciones que ofrecen los métodos ATI (Along Track Interferometry) y DPCA (Displaced Phase Center Antenna) para la detección y estimación de velocidad de objetivos móviles. English: Synthetic Aperture Radars (SAR) provide high resolution images, but they were not initially designed to detect moving targets. However, in the last decade, the interest in remote sensing capabilities provided by this type of radars, in both civilian and military context, has increased, as testified by the growing number of space-borne missions such as RADARSAT-2 or the future Spanish project SEOSAR/PAZ. The main objective of this work is the study of space-borne dual channel MTI (Moving Target Indication) SAR systems in the maritime traffic monitoring framework. DPCA (Displaced Phase Center Antenna) and ATI (Along-Track Interferometry) techniques are analyzed in terms of their detection and velocity estimation capabilities. Finally, in order to test the performance, Monte Carlo simulations are used and different scenes and SAR features are reproduced with an UPC SAR-MTI simulation tool. Castellano: los radares de apertura sintética (SAR - Synthetic Aperture Radar) proporcionan imágenes de alta resolución, pero no fueron, en un principio, diseñados para la detección de objetivos móviles. No obstante, en la última década se ha acentuado el interés por las capacidades en teledetección que ofrecen este tipo de radares tanto a nivel civil como militar con un número cada vez mayor de misiones espaciales como las de TerraSAR-X, TanDEM-X, RADARSAT-2 o el futuro proyecto español SEOSAR/PAZ. El objetivo principal de este Proyecto Final de Carrera es el estudio de las capacidades MTI (Moving Target Indication) de los sistemas SAR espaciales actuales con configuración dual en recepción en el marco de la monitorización del tráfico marino. Se ponen bajo análisis las técnicas DPCA (Displaced Phase Center Antenna) y ATI (Along-Track Interferometry) tanto para la detección como la estimación de velocidades. Por último, para evaluar el correcto funcionamiento de estos métodos se realizan una serie de pruebas de Montecarlo y se procesan datos sintéticos de diferentes escenas y configuraciones SAR con una herramienta de simulación: UPC SAR-MTI. Català: Els radars d'obertura sintètica (SAR - Synthetic Aperture Radar) proporcionen imatges d'alta resolució, però no van ser, en un principi, dissenyats per a la detecció d'objectius mòbils. No obstant això, en l'última dècada s'ha accentuat el interès per les capacitats en teledetecció que ofereixen aquest tipus de radars tant a nivell civil com militar amb un nombre creixent de missions espacials com les de TerraSAR-X, TanDEM-X, RADARSAT-2 o el futur projecte espanyol SEOSAR/PAZ. L'objectiu principal d'aquest Projecte Final de Carrera és l'estudi de les capacitats MTI (Moving Target Indication) dels sistemes SAR espacials actuals amb configuració dual en recepció en el marc de la monitorització del trànsit marí. S'analitzen les tècniques DPCA (Displaced Phase Center Antenna) i ATI (Along-Track Interferometry) tant per a la detecció com l'estimació de velocitats. Finalment, per avaluar el correcte funcionament d'aquests mètodes es realitzen una sèrie de proves de Montecarlo i es processen dades sintètiques de diferents escenes i configuracions SAR amb una eina de simulació: UPC SAR-MTI.