Uçağa Takılı Radar Sistemi İçin Genel Gereksinimler
Uçağa Takılı Radarlar (airborne radars), başka bir adlandırma ile borda radarları, genellikle uçaklarda kullanılan ve farklı gereksinimleri yerine getirmek üzere değişik çalışma biçimlerinde çalıştırılan radarlardır. Aşağıdaki şemada uçağa takılı radarların değişik çalışma biçimleri (operation modes) verilmektedir:
Resim 1: Uçağa takılı radarların değişik işlem kipleri (operasyon modları)
Resim 1: Uçağa takılı radarların değişik işlem kipleri (operasyon modları)
Resim 1: Uçağa takılı radarların değişik işlem kipleri (operasyon modları) (etkileşimli resim)
İmge vermeyen duyargalar (non-imaging sensors) yalnızca bir doğrusal yönde ölçüm yapar ve sonucu, örneğin yükseklik ölçücü de (altimetre) olduğu gibi, tek bir ölçüm değeri olarak görüntüleyebilir. İmge veren radar sistemlerinde ise ölçüm sonuçları en az iki boyutlu olarak görüntülenir ve bu radarlar aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar:
- Yana Bakan Uçağa Takılı Radarlar (Side Looking Airborne Radars, SLAR) ve
- Yapay Açıklıklı Radarlar (Synthetic Aperture Radars, SAR).
Yapay Açıklıklı Radar sistemleri genellikle halâ Gerçek Açıklıklı Radar (Real Aperture Radar, RAR) olarak yapılmaktadır.
Çok kipli işlem, düşük Darbe Tekrarlama Frekansı ila çok yüksek Darbe Tekrarlama Frekansı arasındaki değişik Darbe Tekrarlama Frekanslarının kullanılmasını gerektirir ve genellikle gönderim darbesinin değişik Darbe İçi Modülasyonlarını da kullanır.
Resim 2: „Tararken izleme“ (Track while Scan): Hava sahası; biri ileriye ve geriye, diğeri aşağıya ve yukarıya doğru dönüşümlü hareket eden iki adet fan pervanesi çizge ile taranır. Hedef izleme sırasında kalem demet biçimli bir dar çizge kullanılır.
Resim 2: „Tararken izleme“ (Track while Scan): Hava sahası; biri ileriye ve geriye, diğeri aşağıya ve yukarıya doğru dönüşümlü hareket eden iki adet fan pervanesi çizge ile taranır. Hedef izleme sırasında kalem demet biçimli bir dar çizge kullanılır.
Algılama ve İzleme
Bu işlem kipinde, özellikle yabancı uçaklar gibi nokta hedefler tanınır (identified) ve eşlik edilir. Genellikle bu kip, çok-kipli bir işleme uygun burun radarında uygulanır. Radar, hızlı kaydırılabilen (panning) çizgelerle bir genel arama kipini ve bir özel hedef izleme kipini sırayla kullanır. Arama kipinde, anten çizgesi aranacak alanın üzerine kaydırılır. Hatta bunu, Faz Dizi Anten tarafından oluşturulan, dikeyde yukarı-aşağı ve yatayda ileri-geri hareket eden Fan Pervanesi biçimli çizge ile geçici olarak yükseklik açısı veya azimut açısı ölçümü olmaksızın da yapmak mümkündür. Diğer taraftan, hedef izleme modunda, tam olarak hedef yönünde kalem demet denilen çok dar bir çizge gönderilir. Radar, algılama olasılığını artırmak için hedefe doğru birkaç darbe gönderir (bkz. Darbe Tümleştirme). Bu çalışma kipi „Tarama Sırasında İzleme“ (Track while Scan, TWS) olarakta adlandırılır. Radar işaret işlemcisinin işlem gücüne bağlı olarak, algılama bölgesinde 30 adede kadar hedef izlenebilir. Buna karşılık, „Tek Hedef İzleme“ (Single Target Track, STT) kipi ile tüm gönderim enerjisi ve hesaplama gücü yalnızca tek bir hedefe yönlendirilir. Bu, menzili ve algılama olasılığını arttırır ve radar işaret işlemcisi tarafından hedefin daha doğru tanınmasına imkân sağlar.
Gönderim darbesinin biçimi ve darbe periyodu, her seferinde, temiz ölçüm sonuçlarının elde edilmesi mümkün olan en büyük bölgeyi netleştirmek için radar denklemine göre hesaplanan enerjik menzile ve radarın zaman cetveline göre ayarlanır. Darbe Tekrarlama Frekansı, hedef izleme sırasında (Range while Search) temiz ölçülebilen en büyük menzile ulaşmak için bir en küçük darbe tekrarlama frekansı değiştirilebilir ya da doğruluğu kesin olan hız ölçümünden şimdilik vazgeçilebilir. Alternatif durumda, çok yüksek darbe tekrarlama frekansı ile (”Velocity Search“) sadece hız ölçülür ve kesin olmayan menzil ölçümünden şimdilik vazgeçilir.
Şekil 3: Ölçüm amaçları için elle döndürülen bir motorun kompresör kanatçıklarının tipik Jet Motor Modülasyon (JEM) izgesi
Şekil 3: Ölçüm amaçları için elle döndürülen bir motorun kompresör kanatçıklarının tipik Jet Motor Modülasyon (JEM) izgesi
Saldırı Değerlendirmesi
Kendi uçağınıza olası bir tehdidi tespit etmek için „Saldırı Değerlendirme” (Raid Assessment) denilen bir işlem kipi kullanılır. Burada, çözünürlüğü iyileştirmek için mümkün olabilen en geniş bantlı gönderim işareti kullanılır. Radar işaret işleme sisteminin yankı işaretinin tek bir nesneden mi, yoksa birkaç nesneden mi geldiğini değerlendirebilmesi gerekir. En başarılı kip „Tek Hedef İzleme“ (Single Target Track) kipidir. Burada bir taraftan menzilde bir yüksek çözünürlük ve azimut açısında iyi bir çözünürlük, diğer taraftan da yansıyan izge üzerinde bir sürekli kontrol gerekir.
Yankı işaretinin izgesi değiştiğinde ve yansıtan ikinci bir nesneden şüphelenildiğinde ya da bu nesne doğrudan tanındığında, uçaksavar füzesinin fırlatılması beklenebilir.
Doppler frekanslarının, örneğin motorda dönen rotor kanatlarının ya da kompresör kanatçıklarının sonucu olarak ortaya çıkan bir analiz, sabit kanatlı ya da döner kanatlı uçaklar arasında ayrım yapmak için kullanılabilir. Bu analiz ile sadece rotor kanatlarının sayısını ve tipik dönme hızlarını tanımakla kalınmaz, dâhili veritabanlarıyla karşılaştırılarak uçağın tipi bile kesinlikle belirlenebilir.
Bakış açısına (aspect angle) bağlı olarak, motordaki her kompresör kanatçığı bir farklı Doppler frekansı oluşturur. Bu yansıtıcı nesnelerin yalnızca boyutlarının küçük olması dolayısıyla genlikleri çok küçüktür. Bu nedenle olay „mikro Doppler etkisi" olarakta adlandırılır. İzgede, bu frekanslar ana Doppler frekansının solunda ve sağında ek küçük çizgiler olarak görünen (füzenin tamamının radyal hızından kaynaklanır) bu hatlara Jet Motor Modülasyon (”Jet Engine Modulation, JEM”) hatları denilir.
Yer Yüzeyi Menzil Belirleme
Yer Yüzeyi Menzil Belirleme (Ground Ranging), çoğunlukla imge-vermeyen bir işlemdir. Bu, alçak irtifa uçuş özellikleri için gerekli bir işlem kipidir. Aynı zamanda „Yer Takip Radarı“ (Ground Following Radar) olarakta adlandırılan bu kip, yerdeki engellerin uçaklarla çarpışma riski oluşturması durumunda uçağın irtifasını otomatik değiştirerek tehlikeyi önler.
Burada sıkça karşılaşılan, sadece yükseklik veya irtifanın ölçüldüğü fikrinin aksine, bir alternatif zaman kazanabilmesi için bu radarın öne doğru yönlendirilmesi gerekir. Basit bir altimetre bu görev için uygun değildir.
Haritalama İşlemleri
Bu yöntemlerle, yerdeki yansımalar, toplamda harita benzeri bir gösterimde kullanılır. Hem burun radarında hem de Yana Bakan Uçağa Takılı Radarda (Side Looking Airborne Radar, SLAR) kullanılır. Bu, dünyayı uzaktan algılamada kullanılan ana işlem kipidir. Uçaklar, taşıtlar, gemiler ve demiryolları gibi hareketli nokta hedefler ilave Doppler frekansı üretirler. Bu nedenle bunların konumlarının doğru olarak gösterilmesinde sıkça sorun yaşanır.