Kızılötesi bantta deniz arka plan ışımalarının hesaplanması
Calculation of sea background radiance in the infrared band
Yazar: ESRA ERDEM
Danışman: PROF. FEZA ARIKAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kızılötesi pasif izleme sistemlerinin başarımı, hedefin yaptığı ışımanın arka planışımasından ayırt edilebilmesiyle orantılıdır. Bu tez için kızılötesi bantta denizyüzeyini gören bir gözlemci tarafından algılanan toplam deniz ışıması ve bileşenlerinihesaplayan bir benzetim programı olan DAMA (Deniz Arka planı Modelleme veAnalizi) yazılımı geliştirilmiştir. Toplam ışıma, gözlemciye ulaşan termal denizışıması, yansıyan kaynak (güneş veya ay) ışıması, yansıyan gökyüzü ışıması ve yolışıması bileşenlerinden oluşmaktadır. Yansıyan ışımaların hesaplanmasında denizyüzeyi modelleri doğrudan etkilidir. Literatürde kızılötesi bantta deniz yüzeyinimodelleyen üç çalışma bulunmaktadır. Bunlar Cox ve Munk, Mermelstein ve Shaw-Churnside modelleridir. DAMA yazılımı bu üç modeli içermektedir. Ayrıca, geliştirilenDAMA benzetim yazılımında kızılötesi bantta altı değişik tuzluluk ortamında yapılanölçümler de bulunmaktadır. Yazılımın girdileri, gözlemci, zaman, dalgaboyu bandı,ortam, model seçimi ve çıktı dosyası parametreleri olarak sınıflandırılmıştır.Yazılımda çıktı olarak ise toplam ışıma ve bileşenleri verilmektedir. DAMAyazılımında kullanıcıya kolaylık sağlayan bir grafik kullanıcı arayüzü içermektedir.Girdiler arayüzden ya da girdi dosyasından girilebilmektedir. Çıktılar da arayüzden yada çıktı dosyasından okunabilmektedir. Yazılım modüller halinde geliştirilmiştir. Girdiparametrelerinin toplam ışıma ve bileşenleri üzerindeki etkilerinin incelenmesiamacıyla, yazılım yaklaşık 10.000 farklı senaryo ile koşturulmuş ve çıktılardeğerlendirilmiştir. Yazılım SEARAD yazılımı ve ölçüm sonuçları ile geçerlenmiştir.Böylece literatürde ilk defa tüm istatistiksel deniz yüzeyi ve tuzluluk modelleri içerenmodüler bir yazılım geliştirilmiş ve tüm girdilerin değişimine karşılık toplam ışıma vebileşenlerinin davranışları değerlendirilmiştir. Bu tez ile kızılötesi pasif izlemesistemlerinin hedef ışıması ile deniz arka planı ışımasını ayırt etmesi amaçlıçalışmalara önemli katkılarda bulunulmaktadır.

Abstract:
The success of infrared surveillance systems is proportional with distinguishing theradiance of the target and the background. In this thesis, a simulation program,namely, DAMA (Deniz Arka planı Modelleme ve Analizi) software is developed tocalculate the total radiance and its components seen by an observer looking towardsthe sea surface. Total radiance is composed of thermal sea radiance, reflectedsource (sun or moon) radiance, reflected sky radiance and path radiance seen by theobserver. The sea surface models are directly effective on the calculation of reflectedradiances. In the literature, there are three studies modeling the sea surface ininfrared band. These are Cox and Munk model, Mermelstein model and Shaw-Churnside model. The developed program includes all these three models. TheDAMA program also includes measurements done at six different saltiness levels.The inputs of the software are classified as observer, time, wavelength, medium,model selection and output file parameters. The software gives the total radiance andits components as output. The DAMA software includes a graphical user interface.The input can be entered either from interface or from an input file. The outputs canbe read from the interface or from an output file. The software is modular. Theprogram has been run for approximately 10,000 times to obtain the effects of inputparameters on total radiance and its components and the outputs are examined. Thesoftware is validated by SEARAD software and measurement results. By this way forthe first time in open literature a simulation program including all sea surface andsaltiness models is developed and the behavior of the total radiance and itscomponents are examined with respect to the variation of all input parameters. Thisthesis brings a significant improvement on the studies done for the infraredsurveillance systems to distinguish the sea background radiance and target radiance.Keywords: Infrared, sea, background, radiance