Yere nüfuz eden radar ile duvar arkası görüntülemede yapay açıklıklı radar prensibi ve sinyal işleme teknikleriyle görüntü iyileştirme
Image enhancing via synthetic aperture radar and signal processing techniques in through-wall imaging with ground penetrating radar
Yazar: MUSTAFA CAN ÖZTAP
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NUMAN ÜNALDI
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:
Yere Nüfuz Eden Radar, yüzey ardındaki herhangi bir hedefin tespiti için kullanılan önde gelen bir teknolojidir. Mayın taraması, jeofizik ve arkeolojik çalışmalar, petrol araması gibi geniş bir kullanım alanı bulunmaktadır. Yüzey ardında bulunan çeşitli dielektirik özelliklerdeki hedeflerin tümünün tespitini mümkün kılmak için ultra geniş bantta çalışan bir Yere Nüfuz Eden Radar kullanmak gereklidir. Bu amaca uygun antenler kullanarak ilgilenilen yüzeye ultra geniş bir bantta sinyaller gönderilip alınmaktadır. Bu şekilde çalışan sistemler çok daha başarılı sonuçlar vermektedir.
Bu teknoloji aynı zamanda duvar arkasında bulunan bir hedefin tespiti ve görüntülenmesi için de kullanılabilmektedir. Duvar arkasına yerleştirilen bir veya daha fazla hedefler Yere Nüfuz Eden Radar vasıtasıyla tespit edilmekte, alınan veriler bilgisayar ortamında işlenerek oldukça tatmin edici görüntüler elde edilmektedir. Duvar arkası görüntüleme kapsamında, Yere Nüfuz Eden Radar kullanımı tek başına sadece hedefin yerini tespit edebilmekte daha ilerisine gidememektedir. Burada kritik nokta uygulanan sinyal işleme teknikleri ve yapay açıklık prensibinin doğru kullanımıdır. Bu yöntemlerin kullanımı sonrası çok olumlu ve gerçekçi hedef görüntüleri elde etmek mümkündür. 
Hedef görüntülerini elde etme ve iyileştirme işlemlerinde sinyal işleme en önemli adımdır. Bu teknikleri uygulamak, radar yansıma verilerinden anlamlı görüntüler elde etme, duvar arkasında bulunan bir hedefin ne olduğunu, hangi konumda, hangi pozisyonda ve ne şekilde olduğunu tespit etme imkanı vermektedir. Başka bir deyişle, duvar arkasında bulunan bir hedef ile ilgili gerekli tüm bilgileri ve detayları almak, ancak sinyal işleme tekniklerini etkin kullanarak mümkün olmaktadır. 
Yapay açıklıklı radar algoritması kullanılarak hedeflere tam odaklanma sağlanmış ve hedef görüntülerinde olabildiğince çok veriden faydalanırken, gerçek dışı verilerin kullanımı engellenmiş ve daha gerçekçi sonuçlar elde edilmiştir.
Bu çalışmada duvar arkasında bulunan insan vücudu ve kolu şeklindeki hedeflerin tespit edilmesi ve detaylarıyla görüntülenmesi amaçlanmış, hedeflerden yansıyan sinyallerin alınması, verilerin kaydedilmesi ve işlenmesi, duvar arkası görüntüleri elde etme süreçleri, uygulanan yapay açıklık prensibi ve sinyal işleme teknikleri detaylı bir şekilde anlatılmış, elde edilen bulgular ve sonuçlar her bir sinyal işleme tekniği uygulandıktan sonra karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Abstract:
Ground Penetrating Radar is an innovative technology for acquiring targets beyond a surface. It is used in various areas such as mine searching, geological and archeological studies and petrol searching. To detect all targets with different dielectric properties, using an ultra-wide band Ground Penetrating Radar is necessary. These systems send and receive signals  in an ultra-wide frequency band to/from the surface that we are examining by the help of suitable antennas and give more successful results.
This technology can also be used for detecting and imaging a target object located behind a wall. By using Ground Penetrating Radar and processing the data received, satisfying results on through-wall target detection and imaging are obtained. Without signal processing, Ground Penetrating Radar can only determine the location of the target but not the shape. The realistic shape and image acquisition is only possible with the correct application of signal processing methods and synthetic aperture radar principle.
Signal processing is the most crucial step in image acquisition and enhancement. Using these techniques gives us the possibility to get an image from the received radar data and to understand the shape and position of the target. In other words, signal processing methods are the only possible way to obtain the necessary information and details of the target.
Synthetic Aperture Radar algorithm is used to focus to the target objects. By this method, images are obtained in their real shapes and dimensions. Also antenna gain pattern for every angle is added to algorithm to get more realistic results. Using antenna gain pattern gives the possibility of containing more data about the target objects and omitting the erroneous target information.
In this study, it is purposed to determine the target objects shaped like a  human body and a human arm, through the wall and obtain an image with every detail. All steps including receiving reflected signal from target, acquisiting and processing the data, through-wall imaging process, usage of synthetic aperture radar principle and signal processing methods to enhance the image are explained. Comparative results are given after each signal processing step applied.