Yer üstü platformlara monte edilebilecek sentetik açıklıklı radar sistemi oluşturulması ve gerçek karasal radar görüntülerinin elde edilmesi

Abstract

Sentetik Açıklıklı Radar (SAR), sabit yer hedeflerinin yüksek çözünürlüklü görüntüsünü üreten ve hareketli hedefleri saptayabilen çok önemli bir uzaktan algılama tekniğidir. Geleneksel SAR sistemlerinin, implementasyon zorluğu, yüksek donanım maliyeti, uzun veri toplama süresi ve sınırlı bant genişliği gibi istenmeyen özellikleri vardır. Diğer yandan, yer tabanlı SAR (YT-SAR) tekniği, klasik SAR uygulamalarına kıyasla, yüksek çözünürlüklü görüntü üretme, geniş bant veri toplama ve geniş açılı tarama gibi bazı üstünlüklerinden ötürü son zamanlarda çok popular bir hal almıştır. YT-SAR kısa mesafede yüksek hassasiyetli algılama özelliğinden dolayı keşfedildiğinden bu zaman kadar çok farklı uygulamalara yönelik olarak kullanılmış ve birçok amaca yönelik olarak incelenmiştir. Fakat görüntü oluşturma algoritmalarının kısa mesafe YT-SAR verileri için kıyaslanması, düşük alçalış açılı tek hatlı tarama sonrası oluşan görüntüdeki üste düşüm ve önden kısalma etkilerinin belirlenmesi ve YT-SAR tekniğiyle oluşturulan şehirsel objelerin radar görüntülerindeki bozulmaların yorumlanması gibi pek çok önemli konu bu zamana kadar incelenmemiştir. Bu tezde, SAR görüntü bozulma etkileri, yakın alan YT-SAR geometrisinin küresel dalga yayılım özelliğinden faydalanılarak, tek hatlı şerit harita tip, eğik tip ve dairesel tip sistemler için karakterize edilerek yorumlanmıştır. Bu amaca yönelik olarak oluşturulan YT-SAR platformu kullanılarak, Mersin Üniversitesinin belirli bölgelerinin YT-SAR ölçümleri elde edilmiştir. Uygulanan algoritmaların ve YT-SAR düzeneğinin performansı, nokta yayılım fonksiyonu, sinyal gürültü oranı, tümleşik yan lob oranı ve hesaplama yükü gibi farklı kalite parametreleriyle karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, tüm algoritmalar yeterli görüntü kalitesini sunsa da, geriye izdüşüm algoritmasının (BPA) çok daha iyi bir performansla görüntü oluşturmada fiziksel algılamaya sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle BPA seçilerek eğik mod ve dairesel mod SAR geometrileri için modifiye edilmiş ve ayrıca odaklanmış görüntüdeki yan lob etkilerini azaltmak için, anten demet genişliği filtresi geliştirilmiştir. Böylelikle geliştirilen platform ve modifiye edilmiş BPA?nın kullanımıyla, Mersin Üniversitesinin belirli bölgelerinin yüksek çözünürlüklü kentsel kısa mesafe YT-SAR görüntüleri elde edilmiştir.

Synthetic aperture radar (SAR) is a very important remote sensing technique capable of detecting moving targets and generating high resolution images of stationary objects on the ground. Conventional SAR systems have some undesired features such as implementation difficulties, high cost in hardware, long data collection period and restricted bandwidth. On the other hand, ground based SAR (GB-SAR) systems have recently become popular since they have some advantages over the classical SAR techniques such as, high resolved image generation, wide band data collection and wide angle scanning. Thanks to its short range high sensitivity perception features, variant GB-SAR applications have been executed and explored directed to many objectives since it was discovered. However, many important topics such as comparison of the reconstruction algorithms for short range GB-SAR data, exploration of the layover and foreshortening effects occurred from low depression angled single line scanning geometry and interpretation of image distortions in the reconstructed GB-SAR images of the urban objects have not been examined up to now. In this thesis, these image distortions effects were characterized and interpreted for single line strip-map, squinted and circular GB-SAR data collection geometries by using spherical wave propagation features of near field GB-SAR geometry. For this purpose, many GB-SAR measurements were done at different places of the Mersin University Campus by the help of constructed GB-SAR platform. The performance of the GB-SAR setup and applied algorithms were quantified and compared by quantifying different parameters such as point spread function, signal to clutter ratio, integrated side lobe ratio and computational complexity. Results demonstrate that although both algorithms produce accurate images of targets, the back projection algorithm (BPA) is shown to be performing better them others as it can provide more physical insights to the image formation. That?s why, BPA was chosen and modified for squint mode and circular mod SAR geometries and also restricted beam width filter was developed to reduce side lobe effects in the focused image. Thus, high resolved short range urban GB-SAR images of the particular regions of Mersin University were acquired by using modified BPA and constructed platform.