UAV SAR interferometry: ARBRES-X data

(English) Small UAVs are attractive SAR platforms, but their unstable trajectories and imperfect GPS/IMU logs introduce significant motion errors that degrade image quality. The ARBRES-X system employs wide-beam, high-squint acquisitions that favor short-aperture observations, while simultaneously reducing sensitivity to motion errors. This thesis first reviews the fundamentals of SAR imaging and cross-track interferometry, then analyzes the ARBRES-X system characteristics in detail, with particular attention to how short apertures and wide beams affect processing. The accuracy requirements for platform state in SAR imaging and cross-track interferometry are quantified, revealing that off-the-shelf INS solutions are insufficient. To address this gap, a motion-error estimation algorithm is proposed and validated using simulated data. Building on these results, an end-to-end processing framework for SAR imaging and cross-track interferometry is developed and applied to ARBRES-X data. The framework produces highly coherent interferograms, and differential interferograms clearly detect PARC phase changes induced by controlled deformation, in close agreement with theoretical predictions. In addition, a speed optimization method suitable for short-aperture imaging is also demonstrated. (Català) Els UAV petits són plataformes SAR atractives, però les seves trajectòries inestables i els registres GPS/IMU imperfectes introdueixen errors de moviment significatius que degraden la qualitat de la imatge. El sistema ARBRES-X utilitza adquisicions de feix ample i squint alt que afavoreixen les observacions d'obertura curta, alhora que redueixen la sensibilitat als errors de moviment. Aquesta tesi primer revisa els fonaments de les imatges SAR i la interferometria de trajectòria creuada, i després analitza les característiques del sistema ARBRES-X en detall, amb especial atenció a com les obertures curtes i els feixos amples afecten el processament. Es quantifiquen els requisits de precisió per a l'estat de la plataforma en les imatges SAR i la interferometria de trajectòria creuada, cosa que revela que les solucions INS estàndard són insuficients. Per abordar aquesta mancança, es proposa i valida un algoritme d'estimació d'errors de moviment mitjançant dades simulades. A partir d'aquests resultats, es desenvolupa i s'aplica un marc de processament integral per a les imatges SAR i la interferometria de trajectòria creuada a les dades ARBRES-X. El marc produeix interferogrames altament coherents, i els interferogrames diferencials detecten clarament els canvis de fase PARC induïts per la deformació controlada, en estreta concordança amb les prediccions teòriques. A més, també es demostra un mètode d'optimització de velocitat adequat per a imatges de curta obertura. (Español) Los UAV pequeños son plataformas SAR atractivas, pero sus trayectorias inestables y los registros GPS/IMU imperfectos introducen errores de movimiento significativos que degradan la calidad de la imagen. El sistema ARBRES-X emplea adquisiciones de haz ancho y alto squint que favorecen las observaciones de corta apertura, a la vez que reducen la sensibilidad a los errores de movimiento. Esta tesis revisa primero los fundamentos de la obtención de imágenes SAR y la interferometría transversal, y luego analiza en detalle las características del sistema ARBRES-X, prestando especial atención a cómo las aperturas cortas y los haces anchos afectan el procesamiento. Se cuantifican los requisitos de precisión para el estado de la plataforma en la obtención de imágenes SAR y la interferometría transversal, revelando que las soluciones INS disponibles comercialmente son insuficientes. Para abordar esta deficiencia, se propone y valida un algoritmo de estimación de errores de movimiento utilizando datos simulados. A partir de estos resultados, se desarrolla un marco de procesamiento integral para la obtención de imágenes SAR y la interferometría transversal, que se aplica a los datos ARBRES-X. El marco genera interferogramas altamente coherentes, y los interferogramas diferenciales detectan claramente los cambios de fase de PARC inducidos por la deformación controlada, en estrecha concordancia con las predicciones teóricas. Además, se demuestra un método de optimización de velocidad adecuado para la obtención de imágenes de corta apertura.