Frekans modülasyonlu sürekli dalga radarlarında dağınıklık giderme için filtrelerin incelenmesi
Investigation of filters to remove clutter in frequency modulated continuous wave radars
Yazar: BEHÇET MURAT COŞKUNER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN DOĞAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Ülkemiz son yıllarda yaptığı atılımlarla savunma sanayi alanında önemli gelişmeler kaydetmiştir. Bu gelişmeler içerisinde yerli ve milli imkânlarla üretilen mühimmatlar önemli yer tutmaktadır. Bu mühimmatların üretim aşamalarında gerçekleştirilen testler ve bu testlerden elde edilen veriler hayati önem taşımaktadır. Radarlar hava savunma sistemlerinin en kritik unsuru olmasının yanında geliştirilen mühimmatların testlerinde de kullanılmaktadır. Ülkemizdeki test alanları farklı boyutlara sahip olduğu ve bu alanlarda farklı menzillerdeki mühimmatların testlerinin yapılması gerektiği için kullanılacak radar sistemlerinin geniş menzil aralıklarını destekleyen ve kolaylıkla taşınabilen yapıda olmaları gerekmektedir.  Frekans modülasyonlu sürekli dalga (FMSD) radarları bu özellikleri karşıladığı için ülkemizde en çok tercih edilen radar sistemleridir. 
 Yörünge takip radarı olarak ta kullanılabilen bir FMSD radarı, test edilen mühimmatın koordinatını hesaplayıp, hız, ivme, ivmenin türevi (jörk) ve menzil gibi dış balistik verilerini yüksek hassasiyetle ölçebilmektedir. Ancak bu testler sırasında mevcut test sahasında yer alan, ağaç, bitki örtüsü, bina veya arazinin kendisinden kaynaklı dış etmenler nedeniyle radar sinyallerinde bozulmalar gerçekleşebilir.  Dağınıklık (clutter) olarak adlandırılan bu yapılar bir takip radarında hayalet hedeflerin oluşmasına ve hedefin Sinyal Gürültü Oranı (SNR) seviyesinin düşmesine böylece radarın yanlış ölçüm yapmasına sebep olmaktadır. 
 Bu tez çalışmasında, FMSD radarlarında, hedefin tespitini zorlaştıran hatta yanlış hedef tespitine neden olan arazi kaynaklı dağınıklıkların ve gürültünün önlenmesi amacıyla kullanılan farklı filtreleme teknikleri incelenmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle mevcut bir test merkezindeki FMSD radar Matlab ortamında modellenmiş ve arazi yapısına uygun bir dağınıklık modeli seçilmiştir. Daha sonra yine Matlab ortamında 4 adet IIR ve 6 adet FIR filtre geliştirilmiştir.  Filtrelerin performanslarını farklı şartlar altında değerlendirebilmek amacıyla 4 farklı hedef profili oluşturulmuştur. Filtreler her bir hedef profili için çalıştırılarak filtre performans değerleri (SNR, SCR, SIR) ve Hız-Menzil-Güç Spektogramları elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelenerek karşılaştırılmış ve farklı senaryolar için bu filtreler ile ilgili önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
Our country has made significant progress in the field of defense industry with the breakthroughs it has made in recent years. Among these developments, ammunition produced with domestic and national means has an important place. The tests carried out during the production stages of these ammunition and the data obtained from these tests are of vital importance. In addition to being the most critical element of air defense systems, radars are also used in the tests of developed munitions. Since the test areas in our country have different dimensions and tests of ammunition at different ranges are required in these areas, the radar systems to be used must be in a structure that supports wide ranges and can be easily transported. Frequency modulated continuous wave (FMSD) radars are the most preferred radar systems in our country because they meet these features.
 FMSD radar, also called trajectory tracking radar, can calculate the coordinates of the tested ammunition and measure external ballistic data such as speed, acceleration, jork, range with high precision. However, during these tests, deterioration in radar signals may occur due to external factors originating from trees, vegetation, buildings or the land itself in the current test area. These structures, called clutter, cause ghost targets to form in a tracking radar and cause the target's SNR (Signal-to-Noise) level to decrease, thus causing the radar to measure incorrectly.
In this thesis, different filtering techniques used in Frequency Modulated Continuous Wave radars (FMSD) to prevent land-based clutter and noise, which make target detection difficult and even cause false target detection, were examined and their results were compared. For this purpose, first of all, FMSD radar in an existing test center was modeled in Matlab and a clutter model suitable for the test site terrain structure was selected. Then, 4 IIR and 6 FIR filters were developed in Matlab. In order to evaluate the performance of the filters under different conditions, 4 different target profiles were created. SNR, SCR, SIR values and Velocity-Range-Power Spectrograms were obtained by running the filters for each target profile. The obtained results were compared and compared, and suggestions were made about the filters for different scenarios.