Yapay açıklıklı radar ham verilerinden görüntü oluşturulması

Abstract

Uzaktan algılama verileri askeri ve sivil alanlardaki süreçlerin desteklenmesinde kullanılmaktadır. Birçok uzaktan algılama yöntemi ve sistemi geliştirilmiştir. Optik sistemler ve radarlar en önemli uzaktan algılama sistemlerindendir. Radarlar, sundukları farklı yeteneklerden dolayı geniş kullanım alanlarına sahiptirler. Radar sistemleri anten konumlarına göre Gerçek Açıklıklı Radarlar (GAR) ve Yapay Açıklıklı Radarlar (YAR) olmak üzere ikiye ayrılabilirler. YAR sistemleri, GAR sistemlerine göre daha yüksek azimut çözünürlüğü sağlamaktadırlar. Bunu yaparken de gerçeklenebilir boyutta antenler kullanmaktadırlar. Bu sebeple, YAR sistemleri geniş uygulama alanları bulmuştur.YAR sistemleri, pratikte gerçekleştirilmesi mümkün olmayan anten boyutlarını, gelişmiş işaret işleme yöntemleri sayesinde yapay olarak gerçekleştirmektedirler. YAR sisteminde gönderilen darbelere ait yansıyan işaretler belirli bir süre boyunca kaydedilmektedirler. Kaydedilen yüklü veri üzerinde gelişmiş işaret işleme yöntemleri uygulanarak yüksek çözünürlüklü görüntü elde edilebilmektedir. YAR sisteminin en önemli bileşenleri, uyumlu gönderme ve alma yapabilen radar sistemi ve YAR verilerini işleyerek görüntü oluşturan YAR işlemcisidir.YAR işlemcileri, YAR ham verisinden görüntü oluşturabilmek için birçok algoritma kullanmaktadırlar. Bunlardan en yaygın kullanılanı Menzil Doppler Algoritması'dır.Tez çalışmasının amacı, bir YAR işlemcisi gerçekleştirmektir. YAR sistemlerinin, bu sistemlerin görüntüleme modlarının ve YAR ham verisi işleme algoritmalarının çeşitliliği dikkate alındığında, tüm YAR ham verilerini işleyecek bir program geliştirmenin gerçekçi olmadığı görülmüş ve bazı başlangıç noktaları belirlenmiştir. Başlangıç olarak, ERS-2 uydusunun şerit tarama modunda aldığı, YAR ham verisini Menzil Doppler Algoritması'na göre işleyecek bir YAR işlemcisinin MATLAB ortamında geliştirilmesi kararlaştırılmıştır. Bu bağlamda YAR görüntüleme teorisi, YAR ham verisi işleme algoritmaları incelenmiş ve MATLAB ortamında çalışan sayısal bir YAR işlemcisi geliştirilmiştir. Geliştirilen YAR işlemcisinin, ileride geliştirilecek ve farklı YAR ham verilerini farklı algoritmalar ile işleyebilecek programlara modül olarak ilave edilmesi ön görülmüştür.

Remote sensing data are used in order to support military and civil applications. Many remote sensing systems and methods have been developed. Optic systems and radars are among the most important remote sensing systems. Radars are widely used due to their differentiating abilities. Considering the position of the antenna radar systems could be separated in two parts as Real Aperture Radar (RAR) and Synthetic Aperture Radar (SAR). SAR systems provide better azimuth resolution compared to the RAR systems. SAR systems use practically realizable antenna size while achieving better azimuth resolution. Therefore, SAR systems are used in many different applications.SAR systems synthetically realize impractical antenna sizes by means of advanced signal processing methods. Received echoes of transmitted signals are recorded for a certain period of time in SAR system. High resolution images are formed by means of advanced signal processing techniques applied on the recorded data. The most important components of a SAR system are; a coherent radar system and a SAR processor that forms the image from raw data.Many algorithms are available for SAR processors in order to process SAR raw data. Most commonly used algorithm is Range Doppler Algorithm.Main objective during the thesis study is to develop a SAR processor. Considering different SAR systems, different imaging modes of those systems and available SAR processing algorithms it is decided to start with a certain system and an algorithm. As a beginning point, it is decided to develop a SAR processor which runs on MATLAB and which can process raw data of ERS-2 satellite using Range Doppler Algorithm. Within this context SAR imaging theory, SAR processing algorithms are studied and a digital SAR processor is developed using MATLAB. Developed SAR processor could be used as a module or sub-program together with another program that processes different SAR data using different SAR processing algorithms.