www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Radar, Sonar ve Lidar Arasındaki Farklar

Radar, Sonar ve Lidar arasındaki benzerlikler tam olarak bilinmelidir: Her üç teknik gönderilen sinyallerin yankılarının dönüş zamanlarını ölçerler ve bundan faydalanarak bir menzil ve hatta sıkça ortamın bir resimsel görüntüsünü hesaplarlar.

Salınma yönü
Yayılma yönü

Resim 1: Boyuna dalgalara karşılık enine dalgalar (üstte)

Salınma yönü
Yayılma yönü

Resim 1: Boyuna dalgalara karşılık enine dalgalar (üstte)

Salınma yönü
Yayılma yönü

Resim 1: Boyuna dalgalara karşılık enine dalgalar (üstte)
(Enine- ve boyuna dalga java uygulamacığı)

Radar

Radarda elektromanyetik dalgaların seyahat süreleri kullanılır. Bu dalgaların atmosferdeki yayılma hızları yaklaşık ışık hızı civarındadır. Bu dalgaların frekansları yaklaşık 30 kHz ila (günümüzde) 230 GHz arasındadır. Bu frekans çizgesinde elektromanyetik dalgalar bir radarın belli bir yöndeki yeteneğini etkileyen değişik yayılma biçimlerine ve yayılma koşullarına sahiptir.

Elektromanyetik dalgalar yayılma yönüne dik bir düzlemde salınan enine dalgalardır. Dalgaların hangi yönde yayılacağını polarizasyon türü belirler. Yerleri belirlenecek nesnelerin daha iyi tanınabilmesinde bu nesnelerin farklı yansıtma özelliklerinden faydalanılır. İşte bu özelliklerden faydalanmak için farklı polarizasyon türleri kullanılır.

Sonar

Bir sonarda süre ölçümünde ses dalgaları kullanılır. Bu dalgalar genellikle duyulması mümkün olmayan bir frekans bölgesinde bulunan sesötesi (ultrasonic) dalgalardır. Ses dalgaları sadece boyuna yayılan dalgalardır. Bu dalgalar sadece yayılma yönünde salınırlar. Elektromanyetik dalgalardakine benzer bir polarizasyon mümkün değildir. Ses dalgalarının yayılmaları için bir ortam gerekir. Her bir ortam kendine özgü bir yayılma hızına sahiptir. Eğer bir türdeş (homogen) özelliğe yakın bir yayılma ortamı mevcutsa bir resmin hesaplaması mümkün olabilir. Örnek ortam olarak su altı uygundur ve sonarın en çok kullanıldığı alanda budur.

Lidar

Lidar süre ölçümünde ışık darbelerini kullanır ve bu açıdan radarla en iyi karşılaştırılabilecek yöntemdir. Genellikle gönderici olarak lazer kullanılır. Bu lazerlerin frekansları çok yüksek Petahertz frekans bölgesinde bulunur ve genellikle boşluktaki bir dalga boyuna eşdeğerdedir. Bunlar keza kızıl ötesi bölgesinde de bulunabilirler. Farklı polarizasyonlar mümkündür. Bununla beraber radar teknolojisindeki kavramlar optikteki benzer kavramlara karşılık çok basitleştirilmiş anlamlara sahip olabilir ve bu nedenle lidarın radarla karşılaştırılmasının çok dikkatlice yapılması gerekir.

Resim 2: Işık eşevrelilik boyu (coherence length): Üstte nispeten uzun eşevrelilik boyu, altta kısa eşevrelilik boyu; ok, polarizasyon yönünde eşzamanlı bir değişiklik olabileceğini gösteren kaotik düzenlenmiş faz açısı sıçramasını belirtiyor.

Resim 2: Işık eşevrelilik boyu (coherence length): Üstte nispeten uzun eşevrelilik boyu, altta kısa eşevrelilik boyu; ok, polarizasyon yönünde eşzamanlı bir değişiklik olabileceğini gösteren kaotik düzenlenmiş faz açısı sıçramasını belirtiyor.

Resim 2: Işık eşevrelilik boyu (coherence length): Üstte nispeten uzun eşevrelilik boyu, altta kısa eşevrelilik boyu; ok, polarizasyon yönünde eşzamanlı bir değişiklik olabileceğini gösteren kaotik düzenlenmiş faz açısı sıçramasını belirtiyor.

Lidar ile yapılan Doppler frekans ölçümleri farklı teknolojik koşullara bağlıdır. Işıkta eşevrelilik (coherence) kavramı yalnızca bir belirli eşevrelilik uzunluğu içinde geçerlidir ve genellikle küçük ölçekte yer alır. Bunun ardından bir sonraki eşevreli sinyal işlenmesine engel olan belirsiz faz açısı sıçramaları ortaya çıkar. Gönderim sinyallerinin tam eşevreli üretildiği radarda ise bu eşevrelilik uzunluğu sonsuzdur. Bir eşevrelilik uzunluğundaki kısıtlama nedeniyle lidarda Sürekli Dalga (CW) ve Frekans Modülasyonlu Sürekli Dalga (FMCW) uygulamalarının gerçekleştirilmesi pratikte mümkün olmaz.

Bir radarda bir yansımanın bir dalgaya eşevreli farklı bileşenlerinin bir yeni polarizasyon yönüyle binişmesinden ötürü depolarizasyon sadece basitçe polarizasyon düzleminin döndürülmesi ile ölçülebilir. Farklı eşevrelilik uzunluklarının radarın yansımalarının eşevreli binişebileceği ve hatta tamamen yok edebileceği hacimsel hedefler üzerindeki yansımayı doğrudan etkiler (dairesel polarizasyona bakınız). Bu nedenle Lidarın meteorolojik gözlemlerde kullanımı çok yaygındır. Lidar lazer-mesafe ölçücü olarak askeri amaçlarla da kullanılmaktadır. Ancak bu kullanım optik görüş menzili ile sınırlıdır. (Hatırlatma: Radarda görüş- ve ışık ilişkileri).