Radon transformuyla radar kesit alanı hesaplanması

Abstract

IV ÖZET V,7-/ - Günümüzde radarlar askeri amaçlı olduğu kadar sivil uygulamalarda da sıkça kullanılmaktadır. Bir cismin Radar Kesit Alanı (RKA) değerinin büyük olması cismin radardan oldukça uzak mesafelerde teşhis edilmesini sağlamaktadır. Bir cismin RKA değerini analitik ya da nümerik olarak hesaplama yöntemleri pek çok araştırmaya konu olmuştur. Bir cismin yüzeyine çarpan elektromanyetik dalga, cismin yüzeyinde akımlar indüklenmesine sebep olur. Bu akımların oluşturduğu alanlara saçılan alanlar denir. Radar Kesit Alanı hesaplamasında esas problem cisimden saçılan alanları bulmaktır. Saçılan alanlar, sadece bazı simetrik cisimler için analitik olarak hesaplanabilmektedir. Uçak yada gemi gibi karmaşık yapıdaki cisimler için RKA değerinin analitik olarak hesaplanması mümkün olmadığından nümerik hesaplama yöntemleri kullanılmaktadır. Saçılan alanların hesabında kullanılan radyasyon integrali yüzeyde indüklenen akımların bilinmesi ile hesaplanabilir. Bu tezde, cisim üzerinde fiziksel optik kuralları dahilinde indüklenmiş akımların oluşturduğu alanların tam ve hızlı şekilde hesaplanmasını sağlayacak analitik bir teknik geliştirilmiştir. Bir cismin RKA değerinin nümerik olarak hesaplanabilmesi için, cismin geometrik şekillere bölünerek modellenmesi gerekir. Cisimler, her tür yapıyı modellemeye uyması ve geometrik tanımlarının kolay olması sebebiyle yaygın olarak üçgenlerle modellenmektedir. Cismin RKA değeri hesaplanırken önce üçgenlerden oluşan modeldeki her bir üçgen üzerinde indüklenmiş olan yüzey akımları belirlenir ve daha sonra bu akımların oluşturduğu saçılan alanlar hesaplanır. Akımlardan alanların hesaplanmasında üçgenler üzerinden yüzey integrallerinin alınması gerekir. Bu integrallerin alınmasında standart olarak kullanılan nümerik integrasyon, yüzey büyüdükçe sonuçların elde edilmesi için gereken hesaplama süresini kabul edilemez miktarlarda arttırır. Bu tezde geliştirilen yöntemle saçılan alan integrallerinin hızlı ve doğru alınabilmesi sağlanmıştır. Tez kapsamında teorik olarak açıklanan bu yeni yöntemin doğruluğu ve hızlı sonuç alma başarısı uygulamalarla gösterilmiştir.

/ 5 SUMMARY Radars are used very often for military purposes as well as civil applications. Higher values of radar cross-section (RCS) of an object allow radars to detect it from long distances. Calculation of RCS value by analytic and numeric methods has been the subject of many research studies. The incident electromagnetic wave leads to induced surface currents on the object. The electromagnetic field caused by induced currents is called the scattered electromagnetic field. Calculation of RCS is essentially a matter of finding the scattered electric field from the target. Scattered electromagnetic field can be calculated analytically only for some objects with symmetric shapes. Conversely, numerical methods can be used for calculating the RCS of objects with complex shapes like an airplane or a ship, where analytic means are not applicable. The radiation integrals are functional for computation of scattered fields, when the surface currents induced on the target, -which is consequence of an incident plane wave, can be resolved. This thesis is based on development of an analytic technique for accurate and rapid computation of electromagnetic fields whose sources are the induced currents. These induced currents are obtained with the physical optics approximation. The object has to be modeled by polygons in order to compute RCS by numerical techniques. Triangles are used commonly because of their conformity for modeling any kind of composite shape and simplicity of geometric definition. The induced surface currents and consequent scattered electromagnetic field is calculated for each triangle of the modeled object while computing the whole RCS value. Surface integrals should be evaluated while computing electromagnetic fields by surface currents. The time needed for evaluation of these integrals in standard numerical techniques increases to unacceptable levels for realistic objects. The subject of this thesis is a novel analytical technique for evaluating these integrals accurately and quickly. The accuracy, speed and performance of the new approach are shown by sample applications in the thesis.