Milli kızılötesi atmosferik arkaplan modelleme yazılımı ve Türkiye kızılötesi atmosferik arkaplan modeli
National infrared atmospheric background modeling software and infrared atmospheric background model of Turkey
Yazar: MUSTAFA SİVASLIGİL
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN SARI
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Atmosferik ortamdan kaynaklanan etkiler kızılötesi elektromanyetik spektrumda çalışan elektro-optik algılayıcılar açısından önemli bir performans etkenidir. Bu etkilerin modellenmesi ve algoritmalarının oluşturulması özellikle kızılötesi elektronik harp ve benzeri alanlarda önemli bir yere sahiptir. Kızılötesi uygulamalarda, simülasyonlarda ve hesaplamalarda önemli etkileri olan ortamın, dinamik bir süreklilik olmasından dolayı etkilerinin düşük hata oranlarında (<10%) hesaplanması ve modellenmesi zor ve karmaşıktır. Bu tez kapsamında oluşturulan yazılımlar kızılötesi bölgedeki ortam etkilerinin hesaplanmasına yönelik milli yazılımlar olan "KAAN" ve "ATMSOFT" yazılımlarıdır. KAAN yazılımı atmosferik ortamdaki geçirgenlik, yol ışıması, güneş/ay ışıması, yüzey ışıması ve yüzeyden yansıyan güneş/ay ışıması hesaplamalarının yapıldığı modelleme algoritmalarını içermektedir. ATMSOFT yazılımı ise atmosfer ile yüzey arasındaki etkileşimlerden kaynaklanan kırılma indisi değişimleri ve bunların sonucunda ortaya çıkan atmosferik türbülans etki hesaplamalarının yapıldığı modelleme algoritmalarını içermektedir. KAAN yazılımının doğrulama çalışmaları literatürde yayınlanmış saha ölçümleri verileri kullanılarak yapılmıştır. Aynı zamanda bu doğrulama çalışmaları sırasında MODTRAN 4 yazılımı ile karşılaştırmaya yönelik çalışmalar yapılarak bu tez çalışmasında gösterilmektedir. ATMSOFT yazılımının doğrulama çalışmaları ise Tunick CN2 modeli kullanılarak yapılmıştır. Tunick CN2 modeli literatürde yayınları olan ve doğrulaması açık saha testleri ile yapılmış bir türbülans modelidir. KAAN ve ATMSOFT yazılımı gerçek zamanlı uygulamalara uyumluluğu ve kestirim sonuçlarındaki hata oranlarının düşüklüğü ile birçok yazılımdan ayrılmaktadır. KAAN yazılımı kullanılarak milli atmosfer modellerinin ortaya çıkarılması çalışmaları ve elde edilen sonuçlarla birlikte KAAN ve ATMSOFT yazılımları bu tez kapsamında sunulmaktadır.

Abstract:
The effects of the atmospheric environment are known as an important factor for the performance of the electro-optical sensors working in the infrared wavelengths of electromagnetic spectrum. Modelling of these effects and developing the modelling algoritms are placed an important role especially in electronic warfare applications and similar fields. Obtaining low error rates (<10%) in modelling and the calculations of the atmospheric effects, which are important factors in infrared applications, simulations and computations, are very difficult and complex issue because of being a dynamic continuum. As a result of this thesis, atmospheric modelling softwares, which are national softwares and named as "KAAN" and "ATMSOFT", in infrared electromagnetic spectrum are developed. KAAN software contains the modelling algoritm of the atmospheric transmission, path radiance, sun/moon irradiance, surface radiance and surface reflected sun/moon radiance calculations. ATMSOFT software contains the modelling algoritm of the index of refraction variations due to the atmosphere-surface relations and resultant atmospheric turbulence effects calculations. The validation studies of KAAN software are done by using the results of the field measurements published in the literature. Furthermore, during these validation studies, comparison studies with MODTRAN 4 software were also done and shown in this work. ATMSOFT software is validated by using Tunick CN2 modelling approach. Tunick CN2 model is a turbulence model which was validated by field measurements and there are several publications about Tunick CN2 model in the literature. KAAN and ATMSOFT softwares are departing from most of the related softwares by the compatibility of the real time applications and low error ratio of the estimation results. This study provides the realization of the national atmospheric background model by using KAAN software and the results of the model together with KAAN and ATMSOFT softwares.