Çok geniş bantlı radar ile gizlenmiş hedef tespit ve takibi için görüntüleme algoritmalarının geliştirilmesi
Development of imaging algorithms for detecting and tracking of concealed target by ultra-wide band radar
Yazar: MELEK ORHAN
Danışman: PROF. DR. AHMET SERDAR TÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Elektromanyetik görüntüleme = Electromagnetic imaging ; Hedef izleme algoritmaları = Target tracking algorithms ; Sentetik açıklık radarı = Synthetic aperture radar ; Yer altı radarı = Ground penetrating radar

Özet:
Bu tezin amacı, elektromanyetik dalgaları kullanarak beton, tuğla, ağaç gibi engellerin arkasına gizlenmiş hedeflerin uzaktan tespitini sağlayabilecek askeri ve sivil uygulamalara yönelik çok geniş bantlı ileri bakan radar sistemi için çeşitli ortam senaryolarına uygun görüntüleme yapabilen adapte edilebilir işaret ve görüntü işleme algoritmalarının geliştirilmesidir.
Bu kapsamda, laboratuvar ortamında hazırlanmış deneysel düzenek ile engel arkası farklı senaryolar için darbe ve frekans atlamalı iki tip yere nüfuz eden radar sistemi kullanılarak tarama verileri toplanmıştır. Frekans atlamalı radar sistemi, yüksek dinamik aralık ve yüksek çözünürlükte görüntüleme sağlaması ile cisimlerin tomografik görüntülerinin oluşturulmasında tercih edilmiştir. Darbeli radar sistemi ise yüksek hızlı algılama üstünlüğü ve işaret işleme kolaylığı ile derine bakan hızlı taramalı uygulamalarda hedef hareketinin tespit performansının incelenmesi için kullanılmıştır.
Ayrıca, frekans atlamalı radar ile toplanan veriyi parazit ve gürültüden temizlemek ve hedeflerin yüksek çözünürlükte görüntüsünü oluşturabilmek için menzil ve huzme parametrelerine dayalı özgün yapay açıklık radarı algoritması, menzil çözünürlüğünü artırarak frekans ortamından zaman ortamına dönüşümü sağlayacak MUSIC algoritması gibi güncel sinyal işleme algoritmaları geliştirilmiştir.
Sonuç olarak, iki farklı tipte radar sisteminin performans üstünlüklerinden yola çıkarak, çok geniş bantlı engel arkası görüntüleme radar sistemleri ile çeşitli senaryolar için test verileri toplanmıştır.  Elde edilen veriler kullanılarak, gizlenmiş hedef ya da hedeflerin tespit ve takibi adapte edilebilir sinyal işleme teknikleri ile gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
The principal aim of this thesis is development of adaptive signal and image processing algorithms by using electromagnetic waves in accordance with various scenarios for ultra-wide band radar system suited to military and civilian application that will provide remote sensing of the concealed targets which in behind the obstacles such as concrete, brick, tree.
In this project, using the laboratory equipment, some measurements are taken for different scenarios of behind the obstacles by using two types of ground penetrating radar systems in frequency and time domains. Stepped frequency radar systems are preferred in tomographic imaging because of acquiring high dynamic range and high resolution. On the other hand, impulse radar systems provide high-speed detection capability and facilitate the signal processing. Therefore, performance of moving target detection was examined with impulse radar by using eclipse equations.
Furthermore, in order to reduce of interference and noise and obtain the focused image from the raw data which are collected with the stepped frequency radar system, signal processing algorithms are designed such as synthetic aperture radar algorithm based on range and beam parameters and MUSIC algorithm that provides transformation of signals from frequency domain to time domain with high range resolution.
As a result, based on performance advantages of two different types of radars, the test data were collected for various scenarios with ultra wide band radar systems. Using the obtained data, tracking and detecting of concealed target were carried out with adaptive signal processing techniques.