MEJORAS RELATIVAS A UN APARATO Y MÉTODO DE OBTENCIÓN DE IMÁGENES.

Mejoras relativas a un aparato y método de obtención de imágenes Campo de la invención Esta invención se refiere a mejoras relativas a un aparato y método de obtención de imágenes. Más particularmente, aunque no exclusivamente, esta invención se refiere a un aparato de obtención de imágenes de apertura sintética para obtener imágenes de la superficie de la Tierra desde un satélite en órbita y que se usa para proporcionar información de actitud de radar. Antecedentes de la invención ES 2 367 287 T3 Principios de los radares de obtención de imágenes conocidos La figura 1 muestra un ejemplo de un aparato de radar de obtención de imágenes convencional que orbita alrededor de la Tierra. Tal como se muestra en la figura, el radar de obtención de imágenes es un instrumento activo que ilumina el suelo a través de una antena de haz estrecho que también se usa para recibir la radiación dispersada de vuelta por el suelo. La iluminación del suelo es mediante una secuencia de pulsos de radar cortos, normalmente repetidos a una tasa de unos cuantos kHz, a medida que la antena se mueve regularmente a lo largo de la trayectoria. La secuencia de reflexión de pulsos de radar recibidos se muestrea a una tasa alta y entonces pueden procesarse para formar mapas de la reflectividad de radar del suelo (imágenes) y otros productos de información del suelo. El operador del radar está obligado a proporcionar datos de imágenes para las regiones de suelo definidas por el (los) cliente(s). El radar funciona acumulando datos de reflexión a medida que su huella del haz se mueve por la región de suelo deseada. Con el fin de garantizar que se ilumina el trozo de suelo correcto mediante el radar, la dirección de puntería de la antena debe conocerse y controlarse. La región iluminada por el radar es mayor que las dimensiones de imagen solicitadas en un margen de aproximadamente el 10% (el uso de un margen mayor que éste sería ineficaz desde el punto de vista energético). Por tanto, la precisión de puntería del haz es normalmente del orden de 1/10 de la anchura del haz del radar tanto en los sentidos longitudinal a la trayectoria como transversal a la trayectoria. Funcionamiento del radar para la formación de imágenes Tal como se conoce bien en la técnica de los radares de obtención de imágenes, las características de pulso de radar requeridas para la determinación de la actitud difieren de las características necesarias para la formación de imágenes. Se facilita en el presente documento como antecedentes una breve descripción de las características de pulso de obtención de imágenes de SAR. La resolución de distancia oblicua de un instrumento de SAR para una formación de imágenes adecuada normalmente es significativamente inferior a 100 m (y en algunos casos, significativamente inferior a 1 m). La duración de un pulso de una portadora de microondas no modulada que puede presentar esta resolución de distancia oblicua es normalmente inferior al microsegundo (la resolución espacial requerida establece el ancho de banda de pulso necesario). Con el fin de lograr una resolución radiométrica adecuada, cada celda de resolución de suelo debe iluminarse también con suficiente energía para garantizar que la radiación que dispersa de vuelta hacia la antena se recibe con una relación señal a ruido (SNR) suficiente. Los requisitos anteriores, en conjunto, exigen una potencia de transmisión de pulsos de portadora no modulada mucho más alta de lo que es viable para un sistema de radar no terrestre. Sin embargo, una celda de resolución de suelo puede iluminarse con la misma energía usando un pulso de potencia inferior pero que tiene una duración correspondientemente más larga sin cambiar el ancho de banda de pulso (resolución). Esto puede lograrse en la práctica modulando la portadora de microondas mediante un tono cuya frecuencia es creciente (habitualmente de manera lineal). El grado del aumento de frecuencia aplicado a la portadora es el ancho de banda del pulso. De este modo, a un pulso de radiación relativamente largo se le proporciona un ancho de banda grande (potencia de resolución). Por tanto, cada pulso de SAR es alargado y de potencia moderada, consistiendo en una portadora modulada mediante un tono de frecuencia creciente (algunas veces denominada frecuencia variable (chirp)), y puede resolver características de suelo separadas (transversalmente a la trayectoria) mediante distancias determinadas por su resolución de distancia oblicua y ángulo de incidencia local. La resolución a lo largo de la trayectoria se logra sintetizando una apertura grande a lo largo de la trayectoria a partir de una secuencia de pulsos de radar. Tal síntesis es una operación de procesamiento de señales coherente que extrae información de imágenes a lo largo de la trayectoria a partir de la progresión de fase de las reflexiones de radar entre pulsos sucesivos, usando el conocimiento de la geometría de visualización. Para el procesamiento más sencillo, el radar debe generar un pulso cada vez que la posición de la antena a lo largo de la trayectoria avanza la misma distancia particular. Para muchos sistemas de SAR conocidos (espaciales en particular) esto corresponde a 2 una emisión de pulsos a intervalos de tiempo equidistantes (habitualmente menos de 1 ms). Cada pulso tiene normalmente la característica de frecuencia variable tal como se describió anteriormente en el presente documento. En el caso de un SAR espacial conocido (en el que el retardo de ida y vuelta entre la transmisión del pulso y la recepción de la reflexión es normalmente de unos pocos milisegundos), varios pulsos están simultáneamente en vuelo. Las reflexiones de pulso recibidas normalmente se demodulan por el radar y se muestrean a una tasa consecuente con la resolución de distancia oblicua requerida (desde decenas hasta centenas de MHz). Excepto en el caso de los requisitos más exigentes para la obtención de imágenes en vuelo en tiempo real, la imagen se calcula a partir del flujo de datos adquirido en el suelo algún tiempo después de adquiridse. Por tanto, el procesamiento de imágenes de SAR convencional es extremadamente intensivo desde el punto de vista computacional. Además, el radar de obtención de imágenes convencional se basa normalmente en el funcionamiento de un juego completo de sensores de sistema de control de actitud (por ejemplo, sensores estelares de una misión espacial) para proporcionar el nivel necesario de conocimiento de la actitud para permitir que el haz del radar se apunte adecuadamente con precisión. Esto conduce a desventajas de coste y a una alta carga de procesamiento. El documento US-A-5 440 309 da a conocer un portador que lleva un sistema de radar de obtención de imágenes y un método de estimación de errores de movimiento del portador a partir de datos de radar sin procesar. Objetos y sumario de la invención ES 2 367 287 T3 La presente invención tiene como objetivo superar o al menos reducir sustancialmente algunas de las desventajas mencionadas anteriormente. El principal objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de obtención de imágenes de radar de bajo coste que sea fiable para su aplicación como sensor de actitud. Esto se logra mediante la eliminación de sensores de actitud inerciales/geocéntricos del diseño de la invención. En términos generales, la presente invención se basa en el concepto de iluminar una superficie seleccionada con una huella del haz de radar para la obtención de imágenes, y perfilar/procesar los ecos de radar resultantes de una manera lógica y eficaz, de modo que se deriva información de actitud de radar en tiempo real respecto a varios ejes predefinidos asociados con el radar que depende de las disposiciones relativas del radar y la superficie seleccionada y de las características de la huella del haz de radar. Por tanto, según un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato de obtención de imágenes de radar para obtener imágenes de una superficie desde una plataforma que se mueve en relación con la superficie, que comprende: medios de transmisión para transmitir radiación a la superficie; medios de recepción para recibir la radiación, después de que se haya dispersado desde la superficie, a lo largo de una trayectoria de recepción predeterminada; y medios de procesamiento para procesar señales representativas de la radiación recibida para proporcionar información de actitud de radar, siendo la información de actitud representativa de la puntería de la plataforma resuelta en varias componentes axiales, y en el que la información de actitud se deriva dependiendo de una determinación de una característica de distancia en relación con la superficie y de una determinación de una distribución de frecuencia Doppler asociada con la radiación dispersada, comprendiendo los medios de procesamiento... 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1. Aparato de obtención de imágenes de radar para obtener imágenes de una superficie desde una plataforma que se mueve en relación con la superficie, que comprende: medios de transmisión para transmitir radiación a la superficie; medios de recepción para recibir la radiación, después de que se haya dispersado desde la superficie, a lo largo de una trayectoria de recepción predeterminada; y medios de procesamiento para procesar señales representativas de la radiación recibida para proporcionar información de actitud de radar, siendo la información de actitud representativa de la puntería de la plataforma resuelta en varias componentes axiales, y en el que la información de actitud se deriva dependiendo de una determinación de una característica de distancia relativa a la superficie y de una determinación de una distribución de frecuencia Doppler asociada con la radiación dispersada, comprendiendo los medios de procesamiento medios dispuestos para correlacionar los datos recibidos asociados con la radiación dispersada con datos de patrón de antena de radar predeterminados, medios dispuestos para derivar datos de posición pico representativos de la dirección del eje de puntería de la antena de radar, medios dispuestos para transformar dichos datos de posición pico en una distancia oblicua y espacio de frecuencia Doppler, y medios dispuestos para determinar dicha información de actitud dependiendo de los datos de posición pico transformados. 2. Aparato de obtención de imágenes de radar según la reivindicación 1, que comprende además medios para determinar datos de puntería de alabeo, cabeceo y/o guiñada asociados con la plataforma de radar, determinándose dichos datos de puntería mediante la derivación de la información de actitud y mediante una entrada selectiva de datos de elevación del terreno de modo que se tengan en cuenta las variaciones en la geometría de visualización del radar con la elevación del terreno. 3. Aparato de obtención de imágenes de radar según la reivindicación 3, en el que dichos medios dispuestos para correlacionar los datos recibidos comprenden una primera parte de circuito, dichos medios dispuestos para derivar datos de posición pico comprenden una segunda parte de circuito, dichos medios dispuestos para transformar dichos datos de posición pico comprenden una tercera parte de circuito, dichos medios dispuestos para determinar dicha información de actitud comprenden una cuarta parte de circuito y en el que se proporciona una parte de circuito separada para determinar datos de puntería de alabeo, cabeceo y/o guiñada asociados con la plataforma de radar. 4. Aparato de obtención de imágenes de radar según la reivindicación 2 ó 3, en el que los medios de transmisión están dispuestos para transmitir un primer conjunto de pulsos de radar correspondientes a un primer ángulo de elevación en relación con la superficie, conjunto de pulsos de radar que incluye un pulso de radar de determinación de distancia emitido en un primer momento predeterminado y un pulso de radar de discriminación de frecuencia emitido en un segundo momento predeterminado, estando dispuestos dichos medios de recepción para recibir dichos pulsos a diferentes momentos predeterminados, y estando dispuestos dichos medios de procesamiento para derivar datos de actitud de eje de cabeceo y alabeo dependiendo de la determinación de una distancia oblicua y un desplazamiento de frecuencia Doppler asociados con las características de pulso recibidas. 5. Aparato de obtención de imágenes de radar según la reivindicación 4, en el que hay una pluralidad de tales conjuntos de pulsos de radar correspondientes a una pluralidad de ángulos de elevación en relación con la superficie, y uno o más de tales conjuntos de pulsos se reciben y procesan para derivar datos de actitud de eje de guiñada dependiendo de la determinación de una distancia oblicua y un desplazamiento de frecuencia Doppler diferencial asociados con las características de pulso recibidas. 6. Aparato de obtención de imágenes de radar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de transmisión están adaptados para emitir pulsos de radar de onda continua (CW). 7. Aparato de obtención de imágenes de radar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los medios de transmisión están adaptados para emitir pulsos de radar de frecuencia variable. 8. Aparato de obtención de imágenes de radar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato es un aparato de obtención de imágenes de apertura sintética. 9. Aeronave (2, 6) que incorpora un aparato de obtención de imágenes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 10. Sistema de comunicaciones por satélite que incorpora un aparato de obtención de imágenes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 18 11. Método de obtención de imágenes de una superficie desde una plataforma que se mueve en relación con la superficie, comprendiendo el método las etapas de: transmitir radiación a la superficie; recibir la radiación, después de que se haya dispersado desde la superficie, a lo largo de una 5 trayectoria de recepción predeterminada; y procesar señales representativas de la radiación recibida para proporcionar información de actitud de radar, siendo la información de actitud representativa de la puntería de la plataforma resuelta en varias componentes axiales, y en el que la información de actitud se deriva dependiendo de una determinación de una característica de distancia en relación con la superficie y de una determinación de una distribución de 10 frecuencia Doppler asociada con la radiación dispersada, comprendiendo el procesamiento de las señales representativas de la radiación recibida para proporcionar información de actitud de radar correlacionar los datos recibidos asociados con la radiación dispersada con datos de patrón de antena de radar predeterminados, derivar datos de posición pico representativos de la dirección del eje de puntería de la antena de radar, transformar dichos datos de posición pico en una distancia oblicua y un espacio de 15 frecuencia Doppler, y determinar la información de actitud dependiendo de dichos datos de posición pico transformados. ES 2 367 287 T3 12. Programa informático que comprende instrucciones que pueden ejecutarse por ordenador que, cuando se ejecuta en una disposición de procesador, provocará que la disposición de procesador realice el método según la reivindicación 11. 19 ES 2 367 287 T3 ES 2 367 287 T3 21 ES 2 367 287 T3 22 ES 2 367 287 T3 23 ES 2 367 287 T3 24 ES 2 367 287 T3 ES 2 367 287 T3 26 ES 2 367 287 T3 27 ES 2 367 287 T3 28 ES 2 367 287 T3 29 ES 2 367 287 T3