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

Radar, Sonar ve Lidar Arasındaki Farklar

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

Salınım yönü
Yayılma yönü

Resim 1: Enine dalgalara (üstte) karşılık boyuna dalgalar

Salınım yönü
Yayılma yönü

Resim 1: Enine dalgalara (üstte) karşılık boyuna dalgalar

Salınım yönü
Yayılma yönü

Resim 1: Enine dalgalara (üstte) karşılık boyuna dalgalar
(Bkz. enine- ve boyuna dalgalar için java uygulaması)

Radar

Radar, elektromanyetik dalgaların gidiş-geliş sürelerinin ölçümü için kullanılır. Bu dalgaların atmosferdeki yayılma hızları yaklaşık ışık hızındadır. Bu dalgaların frekansları yaklaşık 30 kHz ila (günümüzde) 300 GHz arasında seçilmektedir. Elektromanyetik dalgalar, bu frekans çizgesinde bir radarın istenen yöndeki başarımını etkileyen değişik yayılma biçimlerine ve yayılma koşullarınasahiptir.

Elektromanyetik dalgalar yayılma yönüne dik bir düzlemde salınan enine dalgalardır. Dalgaların tam olarak hangi yönde yayılacağını polarizasyonun türü belirler. Yerleri belirlenecek nesneler için farklı farklı polarizasyon türleri kullanılır. Böylece nesnelerin farklı yansıtma özelliklerinden faydalanılarak bu nesneler daha iyi algılanabilir.

Sonar

Bir sonarda yayılma süresi ölçümünde ses dalgaları kullanılır. Bu dalgalar genellikle duyulması mümkün olmayan bir frekans bölgesinde bulunan sesötesi (ultrasonic) dalgalardır. Ses dalgaları sadece boyuna (longitudinal) 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. Örneğin su altı uygun bir ortamdır ve bu nedenle en çok da burada kullanılır.

Lidar

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

Resim 2: Işık için evreuyum uzunluğu (coherence length): Üstte nispeten uzun evreuyum uzunlukları, altta kısa evreuyum uzunluğu; oklar, polarizasyon yönünde bir değişiklik olabileceğini gösteren düzensiz (chaotical) faz açı sıçramalarını gösteriyor.

Resim 2: Işık için evreuyum uzunluğu (coherence length): Üstte nispeten uzun evreuyum uzunlukları, altta kısa evreuyum uzunluğu; oklar, polarizasyon yönünde bir değişiklik olabileceğini gösteren düzensiz (chaotical) faz açı sıçramalarını gösteriyor.

Resim 2: Işık için evreuyum uzunluğu (coherence length): Üstte nispeten uzun evreuyum uzunlukları, altta kısa evreuyum uzunluğu; oklar, polarizasyon yönünde bir değişiklik olabileceğini gösteren düzensiz (chaotical) faz açı sıçramalarını gösteriyor.

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

Bir yansımanın farklı bileşenlerinin bir dalgaya bir yeni polarizasyon yönüyle evreuyumlu binişmesinden ötürü, bir radarda depolarizasyon polarizasyon düzleminin sadece basitçe döndürülmesi ile ölçülebilir. Farklı evreuyum uzunlukları radar yansımalarının evreuyumlu 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 (telemeter) olarak askeri amaçlarla da kullanılmaktadır. Ancak bu kullanım optik görüş koşullarının iyi olmasını gerektirir (radarda görüş- ve ışık koşullarının bağımsızlığını hatırlayalım).