Ters yapay açıklıklı radar imgesinin değiştirilmiş yaklaşık prolate seri ara değerleyiciler kullanılarak oluşturulması

Abstract

Radarda tesbit edilmenin önemli bir parametresi olan Radar Kesit Alanı (RKA)büyüklüğünün hesaplanması, dalga boyuna göre çok büyük cisimlerin etkiyen düzlemseldalgayı nasıl ve ne kadar saçtığı problemidir. Ticari yazılımların büyük bir kısmında, yüksekfrekansta RKA değerinin hesaplanmasında seken ışın yöntemi, SIY, (shooting and bouncingray, SBR) kullanılmaktadır. Yine radar uygulamalarında RKA değerinden başka, RKAdeğerini oluşturan noktalar seti olarak tanımlanabilen saçılma merkezleri de ilgi çeken ayrı birinceleme konusudur. Karmaşık yapıların üç boyutlu (3-B) saçılma merkezi modeli 3-B TersYapay Açıklıklı Radar (TYAR; Inverse Syntetic Aperture Radar, ISAR) imgesinden CLEANalgoritması kullanılarak elde edilebilir. Üç boyutlu (3-B) TYAR imgesini oluşturmak için,her ışının sinc olarak seçilen ışın saçınım fonksiyonu imgeye eklenerek imge güncellenir.Ancak `sinc' fonksiyonu, hızlı sönümlenmediği için olumsuz etkilere sebep olur. Öyle ki, tamsinc fonksiyonu kullanıldığında yoğun işlem yükü gerektirmektedir. Eğer sinc fonksiyonukesilerek kullanılırsa bu kez yakınsama sorunu ortaya çıkmaktadır.Bu tezde, sinc fonksiyonu yerine yaklaşık prolate serilere dayanan sınırlı-bandlıaradeğerleyici fonksiyonların kullanımı araştırılmıştır. Bu amaçla, değiştirilmiş yaklaşıkprolate seriler (Modified Approximate Prolate Series, MAPS) tanımlanarak yan kulak etkisiazaltılmış, 3-B TYAR imgesi doğru, hızlı ve yüksek çözünürlükte oluşturulmuştur. MAPSfonksiyonunun kullanılmasıyla saçılma merkezleri doğru ve hızlı olarak hesaplanırkenCLEAN algoritmasının yakınsaması sağlanmıştır.Tez kapsamında açıklanan bu yeni yöntemin doğruluğu ve hızlı sonuç alma başarısıuygulamalarla gösterilmiştir.

The Radar Cross Section is one of the important parameter to describe how the objectscatters the electromagnetic waves. In most of the commercial software, the Shooting andBouncing Ray technique is used to analyze the RCS value of the object at high frequencies.Another important parameter at radar applications is scattering centers which are known to bethe discrete set of points that adds major contribution to the RCS value. The threedimensional(3-D) scattering center model of a complex target can be obtained from the 3-Dinverse synthetic aperture (ISAR) image by using the CLEAN algorithm. To form the ISARimage from the results of a shooting-and-bouncing-ray (SBR) analysis, the image is updatedon a ray-by-ray basis using a ray-spread function, which turns out to be a `sinc? function. The`sinc? function does not decay rapidly, yielding a harsh trade-off: In case the full `sinc?function is used, the algorithm becomes computationally intense. On the other hand, if it istruncated, convergence problems arise.To solve this trade-off problem, the use of a band-limited interpolant function, namely,modified approximate prolate series (MAPS) is proposed instead of the `sinc? function. Thesuggested MAPS can be shown to have better truncation error bounds than other ray spreadfunctions. By using the suggested MAPS functions, the sidelobe artifacts are minimized andthe computational complexity is decreased while extracting the scattering centers with correctpositions, amplitudes, and better resolution while the CLEAN algorithm converges.The accuracy, speed and performance of the new approach are shown by sampleapplications.