Yapay Aklkl Radar Teknii Hafta 5 Yapay aklk

Yapay Açıklıklı Radar Tekniği Hafta 5: Yapay açıklık radar (Synthetic Aperture Radar (SAR)) Giriş

Tanımlar SLAR_ Sideways Looking Airborne Radar Yerdeki hedeflere olan menzili ölçer, az çözünürlüklü görüntüleri oluşturmak için kullanılır. SAR_Yapay Açıklıklı Radar SLAR ile aynı prensibe sahiptir ancak görüntü işleme tekniklerini kullanarak yüksek çözünürlüklü görüntü oluşturur. If. SAR_ İnterferometrik SAR İnterferometry (faz farklılığı) prensiplerini kullanarak İki SAR görüntüsünden X, Y, Z üretir.

http: //slideplayer. com/slide/5932633/

Yapay Açıklıklı Radar Bir Yapay Açıklıklı Radar (Sythetic Aperture Radar SAR) uçakta bulunan, uçağın uçuş güzergâhını kullanarak olabilecek en büyük antenin ve yayın açıklık yüzeyinin (aperture) elektronik benzetimini (simulation) yapabilen bir sistemdir. Çok uzun bir zaman dilimi içerisinde gönderim-alım çevrimleri (PRT ler, PRT = Darbe Tekrarlama Zamanı), uçağın hassas göreceli konum koordinatları ile birlikte elektronik ortama kaydedilir. Bu çevrimler (cycles) belirli bir sayıya ulaştığında kaydedilen veriler bilgisayarda işlenir. (Her bireysel çevrimde ortaya çıkan değişik Doppler frekansları hedefin geometrisinin çiziminde hesaba katılır. ) Böylece gerçek bir antenin açıklık açısının elverebildiğinin çok ötesinde yüksek açısal çözünürlüklü bir radar resmi elde edilir.

SAR yapay açıklığı Bir SAR radarının çalışması SAR faz dizi antene benzer şekilde çalışır, fakat faz dizi antene aksine çok sayıda paralel anten elemanı kullanmaz. Buna karşılık sadece bir anteni zaman çoklayarak (time-multiplexing) kullanır. Değişik geometrik konumlar uçuş hızının sonucu meydana gelir. Bir SAR- radar bilgisayarı A uçuş noktasından C uçuş noktasına kadar ki T zamanı içinde ki tüm darbe tekrarlama sürelerinin yansımalarının genliklerini ve faz açılarını kaydeder. Bu verilerden faydalanılarak, ancak anten uzunluğu v · T (v = platform hızı) olan çok daha büyük bir antenle elde edilmesi mümkün olabilen bir sinyal yeniden çatılır (reconstructed). T zamanı arttırılarak antenin „yapay açıklığı” büyütülebilir ve böylece daha iyi çözünürlük elde edilebilir. Bir hedef (örneğin bir gemi) radar tarafından ilk kez yakalandığında gönderilen darbelerin yansımaları kaydedilmeye başlanır. Bu işlem platformun öne doğru hareket ederken hedef radar ışınları altında kaldığı sürece devam eder. Platformun bu süre içinde kat ettiği yol antenin benzetimleşmiş (simulated) veya yapay boyunu tayin eder. Antenin yapay olarak küçültülmüş açıklık açısı, ölçüm sırasında geçen süre ve (darbe tekrarlama frekansı vasıtasıyla) olabilmesi mümkün menzil birbirlerini dengelerler, böylece şerit (swath) üzerinde olabildiğince sabit bir açısal çözünürlük yakalanabilir. Bir SAR ın ulaşılabilmesi mümkün azimut çözünürlüğü yaklaşık olarak gerçek anteninkinin yarısı kadardır ve bu değer platformun uçuş yüksekliğine bağlı değildir. Bunun için aşağıdaki teknik koşulların sağlanmış olması gereklidir: • güçlü bir SAR-bilgisayarı ve • platformun uçuş rotasının/yörüngesinin ve hızının kesin olarak bilinmesi. Yapay Açıklık yapay bir şekilde boyu uzatılmış bir antendir

Uçak radar yapımcıları bu teknolojiyi kullanarak, bir uçak tarafından taşınması pratik olmayan 10 m gibi boyutlara sahip anten dizilerini kullanmadan oldukça iyi açısal çözünürlük elde etmişlerdir. Mekik Radar Topografi Görevini yürüten (SRTM Shuttle Radar Topography Mission) bir uzay mekiğinde yine bu Yapay Açıklıklı Radar (SAR) tekniği kullanılmaktadır. SAR radarı yanında birde Ters SAR olarak adlandırılan Inverse SAR kısaca ISAR tekniği de kullanılır. Bu teknikte uçağın güzergâhı temel alınmaz, aksine lokalize olmuş hedefin hareket vektörü kullanılır. Gemi tespit devriye uçaklarında bulunan ISAR radarları gemilerin kimlikleri bile tanıyacak kadar kaliteli radar resimlerini elde edebilmesi nedeniyle büyük öneme sahiptir.

Menzilin bozunumu (distortion) SAR ile ölçülen yatık menzilde, gönderilen sinyallerin yer yüzeyinden yansımalarında yansımanın olduğu noktanın bir yükseltiden (bina, tepe gibi) veya bazen daha alçaktaki cisimlerden olduğuna bağlı olarak geri dönüş sürelerinde göreli gecikmeler meydana gelebildiğinden dolayı “menzil bozunumu” denilen bir durum ortaya çıkar. Ölçülen menziller bu olay nedeniyle gerçek menzilleri tutmaz.

Pasif sistemlerden farklı olarak SAR sistemi yan bakışlı bir geometriye sahiptir. Radar görüntülerinde nesneler radar uydusuna doğru eğilmiş bir şekilde algılanır. Nesnenin algılayıcıya olan uzaklığı ölçmede yer gerçek uzaklığı yerine aradaki eğik uzaklık ölçüldüğü için geometrik hatalar oluşur. Bunlar; Kısaltım (foreshortening), ters görüntüleme (Örtüşme-layover) ve gölge (shadow) oluşumudur.

Kısa görüntüleme-Kısaltım Eğimli arazi yüzeyine gelen ışınların, geri saçılması sonucu, ölçülen uzunluğun gerçek değerinden kısa olması durumudur. Işının geliş açısıyla birlikte arazinin eğim açısına da bağlıdır (Şekil 3. 19). Radar ışın demeti eğimli araziye dik olduğunda yani eğimli arazide tabana, yüzeye ve yüzeyin tepesine aynı anda ışın demeti geldiğinde kısa görüntüleme hatası en büyük değerini alır. Kısaltım (foreshortening) denilen olay gerçek menzilin kısaltılmış olarak algılanmasıdır. Örneğin, bir dağın radara göre a dip noktasının b tepe noktasına doğru bir meyille yükseldiğini düşünelim. Dağın bu iki noktası arasında kalan a-b yatık mesafesi, dağın tepesinden yansıyan sinyalin dipten yansıyana göre daha kısa sürede dönmesi nedeniyle radarda kısalmış a'-b ' mesafesi olarak hesaplanacaktır. Algılayıcıya bakan eğimli arazi parlak beyaz kaydedilirken, algılayıcıyı görmeyen kısımlar siyah kaydedilir. Dağın tabanı tepesinden önce kaydedilir. Hata büyüklüğü geliş açısına bağlıdır. 0<a < J J -J < a <0 � J Dr Dr

Örtüşme (overlapping) Eğimli arazide geri saçılan enerjinin, yüzeyin üst tarafının alt tarafından önce kaydedilmesinden oluşur. Ters görüntüleme daha çok enerjinin geliş açısının küçük olduğu zamanlar gerçekleşir, bu da pek çok nesnenin görüntülenememesine neden olur. Dağlık bölgelerde görülen ters görüntüleme hatası daha çok küçük geliş açı ile alınan görüntülerde görülür. Örtüşme (overlapping) denilen olay bir arazi parçasını, örneğin bir dağın, b tepe noktasının yatık menzilinin a dip noktasına göre daha kısa olacak şekilde bir eğime sahip olması durumunda meydana gelir. Radara tepeden yansıyan sinyalin dipten yansıyana göre daha erken döneceğinden a-b aralığı tersine çevrilerek b’-a’ olarak algılanacak, yani biri diğerini örtecektir. Tepe J <a J a Taban

Bir açı ile radar ışımasına maruz kalan arazi yükseltileri ayrıca bir gölgeleme etkisi meydana getirir. Bu gölgenin boyu, güneşin batışında olduğu gibi, geliş açısı büyüdükçe daha da artar. Kısaltım Örtüşme Gölgeleme

Kaynaklar: http: //www. radartutorial. eu/01. basics/Radar%20 prensibinin%20 fiziksel%20 temeller i. tr. html Fundamentals of Remote Sensing, A Canada Centre for Remote Sensing Tutorial