www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Yapay Açıklıklı Radar

Bir geminin ISAR-resmi: Geminin silueti siyah bir arka planda belli belirsiz seçilebiliyor. Sanki her biri 2 metrekare bir ölçeğe karşılık gelen kaba piksellerden meydana gelen bir gemi resmi ortaya çıkmaktadır. Geminin en parlak olarak gözüken bölgesi daha yekpare olan gövdesidir. Geminin yarı geçirgen bölgeleri gri tondadır. İnce gemi direkleri daha soluk bir tonda olsa bile seçilebilmektedir.

Resim 1: Ocean Master ISAR-Bilgisayarı tarafından çizilen bir gemi silueti

Yapay Açıklıklı Radar

Bir Yapay Açıklıklı Radar (Sythetic Aperture Radar SAR) uçakta bulunan, uçağın uçuş güzergâhını kullanarak olabilecek en büyük antenin ve yayın açıklık yüzeyinin (aperture) elektronik benzetimini (simulation) yapabilen bir sistemdir. Çok uzun bir zaman dilimi içerisinde gönderim-alım çevrimleri (PRT ler, PRT = Darbe Tekrarlama Zamanı), uçağın hassas göreceli konum koordinatları ile birlikte elektronik ortama kaydedilir. Bu çevrimler (cycles) belirli bir sayıya ulaştığında kaydedilen veriler bir bilgisayarda işlenir. (Her bireysel çevrimde ortaya çıkan değişik Doppler frekansları hedefin geometrisinin çiziminde hesaba katılır.) Böylece gerçek bir antenin açıklık açısının elverebildiğinin çok ötesinde yüksek açısal çözünürlüklü bir radar resmi elde edilir.

Bir SAR radarının çalışması

Resim 2: Yapay Açıklık yapay bir şekilde boyu uzatılmış bir antendir

SAR yapay açıklığı
sanal faz dizi anten

Resim 2: Yapay Açıklık yapay bir şekilde boyu uzatılmış bir antendir

SAR faz dizi antene benzer şekilde çalışır, fakat faz dizi antene aksine çok sayıda paralel anten elemanı kullanmaz. Buna karşılık sadece bir anteni zaman çoklayarak (time-multiplexing) kullanır. Değişik geometrik konumlar uçuş hızının sonucu meydana gelir.

Bir SAR- radar bilgisayarı A uçuş noktasından C uçuş noktasına kadar ki T zamanı içinde ki tüm darbe tekrarlama sürelerinin yansımalarının genliklerini ve faz açılarını kaydeder. Bu verilerden faydalanılarak, ancak anten uzunluğu v · T (v = platform hızı) olan çok daha büyük bir antenle elde edilmesi mümkün olabilen bir sinyal yeniden çatılır (reconstructed). T zamanı arttırılarak antenin „yapay açıklığı” büyütülebilir ve böylece daha iyi çözünürlük elde edilebilir.

Bir hedef (örneğin bir gemi) radar tarafından ilk kez yakalandığında gönderilen darbelerin yansımaları kaydedilmeye başlanır. Bu işlem platformun öne doğru hareket ederken hedef radar ışınları altında kaldığı sürece devam eder. Platformun bu süre içinde kat ettiği yol antenin benzetimleşmiş (simulated) veya yapay boyunu tayin eder. Antenin yapay olarak küçültülmüş açıklık açısı, ölçüm sırasında geçen süre ve (darbe tekrarlama frekansı vasıtasıyla) olabilmesi mümkün menzil birbirlerini dengelerler, böylece şerit (swath) üzerinde olabildiğince sabit bir açısal çözünürlük yakalanabilir.

Bir SAR ın ulaşılabilmesi mümkün azimut çözünürlüğü yaklaşık olarak gerçek anteninkinin yarısı kadardır ve bu değer platformun uçuş yüksekliğine bağlı değildir.

Bunun için aşağıdaki teknik koşulların sağlanmış olması gereklidir:

Kayan yazmaç
aritmetiksel mantık

Resim 3: SAR-yöntemi prensibi

Kayan yazmaç
aritmetiksel mantık

Resim 3: SAR-yöntemi prensibi

Prinzip des SAR-Verfahrens
Kayan yazmaç
aritmetiksel mantık

Resim 3: SAR-yöntemi prensibi

Uçak radar yapımcıları bu teknolojiyi kullanarak, bir uçak tarafından taşınması pratik olmayan 10 m gibi boyutlara sahip anten dizilerini kullanmadan oldukça iyi açısal çözünürlük elde etmişlerdir.

Mekik Radar Topografi Görevini yürüten (SRTM Shuttle Radar Topography Mission) bir uzay mekiğinde yine bu Yapay Açıklıklı Radar (SAR) tekniği kullanılmaktadır.

SAR radarı yanında birde Ters SAR olarak adlandırılan Inverse SAR kısaca ISAR tekniği de kullanılır. Bu teknikte uçağın güzergâhı temel alınmaz, aksine lokalize olmuş hedefin hareket vektörü kullanılır. Gemi tespit devriye uçaklarında bulunan ISAR radarları gemilerin kimlikleri bile tanıyacak kadar kaliteli radar resimlerini elde edebilmesi nedeniyle büyük öneme sahiptir.

Menzilin bozunumu (distortion)

SAR ile ölçülen yatık menzilde, gönderilen sinyallerin yer yüzeyinden yansımalarında yansımanın olduğu noktanın bir yükseltiden (bina,tepe gibi) veya bazen daha alçaktaki cisimlerden olduğuna bağlı olarak geri dönüş sürelerinde göreli gecikmeler meydana gelebildiğinden dolayı “menzil bozunumu” denilen bir durum ortaya çıkar. Ölçülen menziller bu olay nedeniyle gerçek menzilleri tutmaz.


Resim 4: Kısaltım (foreshortening)

Foreshortening
Resim 4: Kısaltım (foreshortening)

  • Kısaltım (foreshortening) denilen olay gerçek menzilin kısaltılmış olarak algılanmasıdır. Örneğin, bir dağın radara göre a dip noktasının b tepe noktasına doğru bir meyille yükseldiğini düşünelim. Dağın bu iki noktası arasında kalan a-b yatık mesafesi, dağın tepesinden yansıyan sinyalin dipten yansıyana göre daha kısa sürede dönmesi nedeniyle radarda kısalmış a'-b ' mesafesi olarak hesaplanacaktır.


Resim 5: Örtüşme (overlap)

Layover
Resim 5: Örtüşme (overlap)

  • Örtüşme (overlapping) denilen olay bir arazi parçasını, örneğin bir dağın, b tepe noktasının yatık menzilinin a dip noktasına göre daha kısa olacak şekilde bir eğime sahip olması durumunda meydana gelir. Radara tepeden yansıyan sinyalin dipten yansıyana göre daha erken döneceğinden a-b aralığı tersine çevrilerek b’-a’ olarak algılanacak, yani biri diğerini örtecektir.


Resim 6: Gölgeleme

Gölgeleme
Resim 6: Gölgeleme

  • Bir açı ile radar ışımasına maruz kalan arazi yükseltileri ayrıca bir gölgeleme etkisi meydana getirir. Bu gölgenin boyu, güneşin batışında olduğu gibi, geliş açısı büyüdükçe daha da artar.