Geniş bant - geniş açı ters yapay açıklıklı radar (TYAR) görüntüleme algoritması geliştirilmesi ve nümerik uygulamaları

Abstract

Ters Yapay Açıklıklı Radar - TYAR (Inverse Synthetic Aperture Radar - ISAR), hareketli hedeflerin menzil (range) ve yanca (cross-range) uzaylarında radar görüntülerini çıkaran güçlü bir sinyal işleme metodudur. Bu tez çalışmasında, saçılan elektrik alan geniş açı ve geniş frekans bandında toplanmıştır. Bu durumda, 2-B TYAR görüntülerin elde edilmesi için hızlı fourier dönüşümü yönteminin kullanımı mümkün olmamaktadır. Dolayısıyla geniş açı ve geniş frekans bandında yapılan ölçümlerin TYAR görüntülerinin elde edilebilmesi için alternatif yöntemler araştırılmıştır.HFD yönteminin kullanılmaması nedeniyle, akla gelen ilk yöntemlerden biri görüntüleme entegralinin nümerik olarak alınması yöntemidir. Bu yöntemde entegralin alınması için birleştirilmiş Simpson yaklaşımı kullanılmıştır. Bir başka yöntem olan kutupsal tekrar formatlama yönteminde, HFD ızgarasına oturmayan verilerin enterpole sürecinden geçirilerek HFD metodu kullanılabilmesine imkan tanımıştır. Alternatif olarak eşleşme kovalama yöntemi ile en güçlü saçılma merkezleri çıkarılarak TYAR görüntülerinde daha keskin sonuçlar elde edilmiştir. Bu tez çalışmasında geniş açı ve geniş frekans bandında görüntüleme için yeni bir teknik geliştirilmiştir. Alt Açıklık Yöntemi adı verilen bu metotta, dar bant dar açı yaklaşımlarına dayanan, dar bant dar açı ile elde edilen bir çok TYAR görüntüsünün döndürülerek üst üste toplanması ile geniş bant ? geniş açı görüntüsü elde edilmiştir. Bu dört metot Matlab yazılımı ortamında kodlanarak gemi, uçak, tank gibi değişik hedeflerin geniş açılı ve geniş bantlı çok yüksek kalitedeki TYAR imajları elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Radarla Görüntüleme, Ters Yapay Açıklıklı Radar, Elektromanyetik Saçılma

Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR) is a powerful signal processing technique for imaging moving targets in range and cross-range domains. In this thesis, scattering EM field is collected within a wide band ? wide angle range. If this is the case, FFT method cannot be readily used for 2D ISAR imaging application. Hence, alternative methods for getting wide band ? wide angle ISAR images has been researched in this thesis.Since the FFT cannot be used for wide band ? wide angle ISAR data, the first method that comes to mind is to numerically solve the Fourier integral for imaging. Combined Simpson assumptions were used for this method. Another inspected method is the polar reformatting technique. In this method, measured data that does not lie uniformly on the FFT grid is interpolated by using the nearest neighborhood scheme. After the interpolation on the regular rectangular grid in spatial frequency domain, the FFT scheme can now be applied to get the wide-angle wide-bandwidth ISAR image. Alternatively, by extracting scattering centers using Matching Pursuit method, sharper ISAR images are obtained. In this work, a new method called sub-aperture method introduced for the wide-band, wide-angle ISAR imaging. The sub-aperture method, utilizes narrow band ? narrow angle assumption. Wide band ? wide angle ISAR images are obtained by summing the narrow bandwidth ? narrow angle ISAR images of target after applying a rotation scheme. These four methods coded in Matlab environment and wide band ? wide angle high resolution images of targets such as ship, plane, tank were obtained.Key words: Radar Imaging, Inverse Synthetic Aperture Radar, Electromagnetic Scattering