www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Helikopterin Tanınması

Eski analog radarlarda havada duran bir helikopteri sabit bir hedeften ayırt etmek hemen hemen imkânsızdı. Operatörler deneyimlerine dayanarak böyle ilave bir sabit hedefin orada bulunamayacağı ve bunun farklı bir sabit hedef olması noktasından hareket ederek bir karara varabiliyorlardı. Uzun gözlemler sonucunda bu hedef izinin ancak havada asılı duran bir helikopter olduğu sonucuna varıyorlardı. Fakat havada asılı duran bir helikopteri bir sabit hedeften nasıl ayırt edeceğiz?

Resim 1: Bir helikopterin göreceli hızları

Resimde helikopter üstten görülüyor. Bu ADAC „Christopher” tip helikopterin teknik çizimidir. Bu helikopterin dört adet pervanesi bulunmaktadır, bunlar saatin aksi yönünde dönmektedirler. Helikopterin kendisi, radyal hızının sıfır olması nedeniyle bir Doppler frekansa sahip değildir. Fakat pervaneler çok hızlı dönmektedirler. Grafiğin üst yarısında; pervaneler radar yönüne doğru hareket ederken, radara göre maksimal bir radyal hıza, aynı zamanda maksimal pozitif Doppler frekansına sahiptirler. Grafiğin alt yarısında ise; üstten bakışta pervaneler radardan kaçış yönünde hareket ederken, radara göre maksimal negatif bir radyal hıza, aynı zamanda maksimal bir negatif Doppler frekansına sahiptirler. Bu üç frekans tümü bir yansıma işaretlinde binişirler.

Resim 1: Bir helikopterin göreceli hızları

Pervane dönüyor! Helikopterin yere göre yüksekliği değişmediği için rotorun bu çok yüksek Doppler frekansı (fD) ölçülebilir. Burada iki konu öne çıkıyor:

  1. Yer üzerinde hızı sıfır (ya da çok az): bu nedenle yankı işaretinin daima, içinde hiç bir Doppler frekansı bulunmayan, bir frekans bileşeni vardır.
    falınan = fgönderilen

     
  2. Çok yüksek Doppler frekansı (pervane uçlarında ses hızına yakın)
fD = 600 m/s
λ

Eski sistemlerde hareket eden hedeflerin ayrımında da sorunlar vardı. Çünkü pervanelerin aynı vr hızında dönmesi nedeniyle hedefler hem radara yaklaşan, hem de uzaklaşan bir hedef gibi algılanıyordu:

  1. konu:
    falınan = fgönderilen ± fDoppler

Bu iki Doppler frekans sadece havada duran helikopterler için aynı olur. Her iki Doppler frekansın farkı helikopterin radyal hızının bir ölçütüdür.

Ayrıca, bir göreceli uzun darbe periyoduna sahip radar, bir pervane kanadının rasgele konumunu daima bir „anlık resim“ (snapshot) gibi görür, yani darbeden-darbeye gözlenen Doppler frekansı kuvvetle değişir. Nispeten yüksek gönderim frekansına sahip çok hassas radarlar bile, tüm helikopterin titreşimini önemli bir Doppler frekansı olarak alır ve hatta sıcak motor egzozunun burgacını (turbulence) ek hedef işaretleri gibi tanır.

Bununla birlikte Hızlı Fourier Dönüşümü sayesinde tüm Doppler frekansları bir tipik izge gibi tanınır ve böylece işaret işlemcisi bir helikoptere ait hedef işaretini oluşturur. Çok duyarlı sistemler her bir zaman biriminde Doppler frekansın ne kadar değiştiğini, helikopterin kaç adet pervanesi olduğunu ve dakikada kaç devir döndüklerini, hatta helikopterin hafif ya da ağır olup olmadığını bile anlayabilir!

Derin matematik yöntemlerle, bir yankı darbesinden helikopterin hem hızını ve hem de rotasını (bakış açısına bağlı olarak) hesaplamak mümkündür.