Geniş bant gözetleme radarı ile kayıplı ortamda görüntüleme uygulaması.
Ultrawide band surveillance radar imaging in lossy environment.
Yazar: SEZAİ KÜRŞAD USLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA EMRE AYDEMİR
Hava Harp Okulu Komutanlığı / Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son yıllarda gelişen Geniş Bant Radar (GBR) teknolojisi sayesinde yakın mesafe olarak tanımlanabilecek uzaklıklarda, kayıplı ortama rağmen tespit, tanımlama, görüntüleme konularında son derece başarılı sonuçlar elde edilebilmektedir.
Ortamın ve tespit edilmeye çalışılan cismin elektriksel ve manyetik özelliklerinin yanında kullanılan cihazın yazılım ve donanım performansına da bağlı olarak cismin odaklanmış görüntüsüne sadece ölçüm neticesiyle ulaşmak mümkün olmamaktadır. Buradan hareketle cismin gerçek derinlikte (menzil) ve genişlikteki görüntüsüne ulaşabilmek için bazı algoritmaların kullanılması ihtiyacı doğmaktadır.
Çalışma kapsamında, GBR'da görüntüleme ve odaklama teknikleri incelenmiş olup kayıplı ortamda ve açık alanda ortamın 2 boyutlu (B tarama) ve 3 boyutlu (C tarama) görüntüleri elde edilmiştir. Bu yapılırken tarama, frekans bölgesinde Frekans Adımlı Sürekli Dalga Radar (FASDR) tekniğiyle gerçekleştirilmiştir. B ve C tarama görüntüleri sonrası görüntülerin odaklanması için Açısal Patern Kazanç Katsayılı Odaklama algotitmaları uygulanmıştır.
Klasik Yapay Açıklıklı Radar  hesaplamasında bütün ölçüm noktalarına antenden yayılan elektromanyetik dalganın eşit kazanç değeriyle ulaştığı kabul edilir. Ancak antenlerin performanslarını tespit etmek maksadıyla yapılan ölçümlerde görülmüştür ki her bir antenin farklı yapısal, elektriksel ve manyetik özelliklerine bağlı olarak farklı frekanslarda her bir açı değeri için farklı kazanç değerleri olduğu görülmüştür.  Dolayısıyla yapılan hesaplamalarda YAR ayak izi içerisindeki noktaların değerleri hesaplanırken bulunduğu noktanın anten konumuna göre açısal dalga patern kazanç değeri de katsayı olarak eklenmesi gerekliliği sonucuna varılmıştır.
Ayrıca istenmeyen gürültülerden arındırmaya yönelik olarakta BR (Background Removal - Arkaplan ayrıştırma) ve frekans filtresi uygulamalarından faydalanılmıştır. GBR ile kayıplı ortam ve açık alanda yapılan birçok ölçüm sonucu incelenmiş ve bu odaklama ve gürültüden arındırıcı algoritmalar kullanılarak başarılı bir şekilde odaklanmış ve gürültüden arındırılmış görüntüler elde edilmiştir. Nihayetinde değişken ortam ve şartlara göre söz konusu algoritmaların en uygun kullanım yöntemlerine ulaşılmaya çalışılmıştır.
Yapılan deneysel çalışmalarda kullanılan yüksek frekanslarda kayıplı ortama nüfuz etme etkisinin azaldığı gözlemlenmiş söz konusu olayın frekans yükseldikçe arttığı,geri gelen  sinyalin oldukça zayıf olduğu saptanmıştır. Bu yüzden düşük frekans bandının kullanılmasıyla nüfuz etme etkisi arttırılmıştır. Ancak açık alan ölçümlerinde ise tam aksine üst frekans bantlarında daha dar bir hüzmeye sahip olunması sebebiyle daha gerçek ve odaklanmış bir görüntü elde edilmiştir. Alt frekans bantlarında ise hüzmenin geniş bir yapıya sahip olması sebebiyle bulunduğu hattın tamamını kaplar bir görüntü ortaya çıkmıştır. Dolayısıyla kayıplı ortam uygulamalarında engellerin arkasına daha iyi nüfuz edebilmek için alt frekans bandının kullanılmasının, açık alan çalışmalarında ise daha net bir görüntü elde edebilmek için üst frekans bandının kullanılmasının uygun olacağı sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak gerçek saha uygulamaları da başarılı bir şekilde tamamlanmıştır.

Abstract:
In recent years, Ultrawide Band Radar (UWBR) has become a leading technology for the detection, identification, and imaging in lossy environment and in short distances.
Unfortunately, it is not possible to obtain focused target images with only raw results because of various electrical and magnetic properties of physical environment and buried targets as well as implementation of the UWBR hardware and software. Therefore there are some algorithms needed to obtain target image in its actual location.
In this thesis, focusing and imaging techniques for UWBR were examined and two dimensional (B) and three dimensional (C) images of objects in lossy and open environment were obtained. While these were executed, the scanning was performed with the Stepped Frequency Continuous Wave Radar (SFCWR) techniques. In order to focus images Angular Pattern Gain Coefficient SAR algorithm is used. Additionally to reduce noise BR (Background Removal) and Frequency filter applications are also used. Then the algorithms were applied to the measured UWBR images in lossy and open environment were examined. UWBR imaging and focusing algorithms were tested and well focused UWBR images were successfully obtained. Finally the most suitable use of algorithms are tried to gain for various medium and conditions.
In conventional SAR applications it is assumed that antenna has equal gain value in all angles. But in antenna's performance test it is observed that in all angles, antenna has various gain values. Therefore in SAR application these various gain values has to be considered. And when these gain coefficients are used in SAR algorithms more focused images are gained.
UWBR performance is associated with the electrical and magnetic properties of lossy environment and targets as well as with implementation of the UWBR hardware and software. The central frequency and bandwidth of the UWBR signal chosen are key factors in the detection of subsurface features. Conventional UWBR s are usually designed for geophysical applications and use central frequencies below 1 GHz. The lower frequencies are preferred to detect something buried too deep, due to the dramatically increased attenuation of the soil with increasing frequency. Nevertheless, the higher frequencies are needed for better range resolution and detailed echos to determine small objects.