Feasibility study of geosynchronous SAR satellites

Study of the orbits configurations, radiometric performance and synchronisation techniques for Synthetic Aperture Radar imaging from geosynchronous satellites.[ANGLÈS] The project is a feasibility study of a new mission concept of Earth Observation based on GEOsynchronous SAR satellites (GEOSAR). More specifically the bistatic GEOSAR is analysed, with the transmitter and receiver subsystems mounted in different platforms. The study of the GEOSAR mission is divided in three main parts. The first part studies the observation geometry and possible flying formations, where the geometry of the bistatic GEOSAR acquisition is presented. Also, the system achievable coverage in terms of satellite field of view and the impact of the orbital design and integration time in the system resolution is studied. Finally, the ephemerides (TLE) of typical TV broadcasting satellites are analysed in order to determine their adequacy to include a future SAR payload. The second part is a synchronization analysis with a detailed explanation on how the synchronization errors between the different oscillators of the transmitter and the receiver cause different perturbations on the SAR image, including the displacement of the focused main lobe in range and/or azimuth, a loss of amplitude of the main lobe and increased side lobes and loss of spatial resolution in range and/or azimuth. Finally, a radiometric analysis is carried out with an explanation of the necessary antenna parameters to fulfil the coverage and power requirements to achieve sufficient radar sensitivity. A representative example of a power link budget of the proposed bistatic system is included.[CASTELLÀ] Este proyecto es un estudio de la viabilidad de un satélite SAR en una órbita GEOsíncrona (GEOSAR). Concretamente se analiza el GEOSAR biestático, con el transmisor y el receptor situados en satélites diferentes. El estudio de la misión GEOSAR esta divido en tres partes. En la primera parte se estudia la geometría de observación y posibles formaciones de vuelo, presentando la geometría de adquisición del GEOSAR biestático. También se estudia la cobertura del satélite y el impacto que tienen en la resolución los diferentes parámetros orbitales y el tiempo de integración. Finalmente se realiza un estudio de las efemérides (TLE) de los satélites de difusión de TV actuales para determinar si son adecuados para incorporar una carga útil SAR. La segunda parte es un análisis del sincronismo con una detallada explicación del impacto en la imagen SAR de los errores de sincronismo entre los osciladores del transmisor y receptor. Estos errores pueden causar un desplazamiento del lóbulo principal en distancia y/o acimut, un incremento de los lóbulos secundarios y también podemos tener una pérdida en la resolución espacial en distancia y/o acimut. Finalmente se realiza un análisis radiométrico con una explicación de los parámetros necesarios de potencia emitida y dimensiones de las antenas para satisfacer los requisitos de cobertura y sensibilidad. A modo de ejemplo, se incluye un power link budget de sistema GEOSAR biestático.[CATALÀ] Aquest projecte és un estudi de la viabilitat d’una missió d’observació de la Terra basada en satèl·lits SAR en una òrbita GEOsíncrona (GEOSAR). Concretament s’analitza el GEOSAR biestàtic, amb el transmissor i el receptor situats a satèl•lits diferents. L’estudi de la missió GEOSAR esta dividit en tres parts. En la primera part s’estudia la geometria d’observació i possibles formacions de vol, presentant la geometria d’adquisició del GEOSAR biestàtic. També s’estudia la cobertura del satèl·lit i l’impacte que tenen en la resolució els diferents paràmetres orbitals i el temps d’integració. Finalment es realitzat un estudi de les efemèrides (TLE) dels satèl·lits actuals utilitzats per a la difusió de senyals de TV, per tal de determinar si són adequats per incorporar una càrrega útil SAR. La segona part és una anàlisi del sincronisme amb un estudi detallat dels impactes en la imatge SAR dels errors de sincronisme entre els oscil·ladors del transmissor i del receptor. Aquests errors poden causar un desplaçament del lòbul principal en distància i/o azimut, una pèrdua d’amplitud del lòbul principal, un increment dels lòbuls secundaris i també podem provocar una pèrdua en la resolució espacial en distància i/o azimut. Finalment es realitza un anàlisi radiomètric amb una explicació dels paràmetres d’antena i potència emesa necessaris per satisfer els requisits de cobertura i sensibilitat. S’inclou un exemple del power link budget del sistema GEOSAR biestàtic