Sentetik Açıklıklı Radar (SAR)
Alp Güleç - 16 Eylül 2014 21:13
Dünya ve uzayın derinliklerinde, insanlığın bir diğer gözü olan radarlar sayesinde pek çok keşif yapılmış, toprak altında bulunan doğal kaynaklardan, iklim şartları sebebiyle görüntülenemeyen noktalara radyo dalgaları ile erişilmiştir. Dünya ve diğer uzaydaki cisimlerin yeryüzü topografyası radarlardan yararlanarak çıkarılmıştır. Radyo dalgalarının gönderilmesi ve bu dalgaların yansıması ile cisimlerin tespitinin yapılması arkada yatan mantığın en kabataslak açıklamasıdır.
İnsan gözü de, gönderim yapmaz ancak benzer bir mantıkla dışardan gelen ışığı toplayıp beyne iletir ve beyin de gelen veriyi değerlendirip cismi algılar. Görülebilir ışık da hatırlanacağı üzere elektromanyetik dalgadır ve farklı frekanslarda farklı renkler olarak insana gözükür. Radyo dalgalarının dalgaboyu görülebilen ışığa göre çok daha büyüktür ve insan tarafından görülmez.
 |
Radarların kullanım amacına ve özelliklerine göre çok sayıda çeşiti bulunmaktadır. Alıcı ve verici ünitesi ayrı olanlar ile hem alıcı hem de verici ünitesi olanlar vardır. Yani bir verici anteni bir de alıcı anteni olan bistatik radar olduğu gibi hem alıcı hem de verici görevi gören monostatik radarlar da bulunmaktadır. Bu yazı, sentetik aralıklı radarlar hakkında olduğundan konu fazla dağıtılmadan radarlara ait temel özellikler ele alınacaktır. Radar, tekrarlanırsa elektromanyetik dalgaların belli frekansta gönderilmesi ve yansıyanların toplanarak değerlendirilmesi mantığına dayanmaktadır. Frekansa bağlı olarak farklı detaylar ortaya çıkarken gönderilen enerjinin çok az bir kısmı alıcıya geri dönmektedir. |
Dönen enerji miktarı ve geçen süre gibi faktörlere bağlı olarak cismin uzaklığı, büyüklüğü üzerine çıkarımlar yapılabilir. Cisimden gelen enerji miktarı fazla ise bu cismin büyük, az ise küçük olduğu manasına gelebilir ancak bu her zaman geçerli değildir. Zira cismin geometrisine ve malzemesine bağlı olarak farklı durumlar ortaya çıkabilir ve cisim iyi bir yansıtıcı olmayabilir. Örneğin, hayalet uçaklar bu koşullardan yararlanarak ortaya çıkmıştır.
|
Menzil hesabı; |
 |
|
|
Yön tayini ise antenin azimut ve yüksekliğine göre yapılır. Antene dönen gücün hesabı, gönderilen gücün (Pt), anten kazancının (Gt), alıcı antenin açıklık alanının (Ar), radar kesitinin (σ) ve yayılma faktörünün (F) çarpılıp, verici çevresinde yayılan alanı 4πr^2 olan küre şeklindeki gücün, gönderici antenin hedefe olan uzaklığı (Rt), alıcı antenin hedefe olan uzaklığı (Rr) ile çarpımının bölümü ile yapılır. Şayet alıcı ve verici aynı yerde ise bunlar aynı kabul edilir ve formül Rt^2 * Rr^2 şeklinde değil de R^4 şeklinde yazılır. |
Radar anteni olarak parabolik antenler sıkça kullanılmaktadır. Zira izotropik antende enerji her yöne yayıldığından yoğunluğu düşmektedir. Aynı zamanda, faz dizi antenleri de tercih edilmektedir. Çünkü her bir antenden çıkan elektromanyetik dalgaların girişim uygulamasından yararlanılarak çok kısa bir sürede radyo dalgaları yönlendirilebilmekte ve antenlerin birden fazla olmasının imkanlarından faydalanılmaktadır.
| Parabolik anten | İzotropik anten | Faz dizi anteni |
 |
 |
 |
Değinildiği üzere, radar teknolojisinden yararlanıp yükseklik ve konum bilgisiyle topografi çıkarilabilmektedir. Ancak geniş bir alanı kapsayan yüksek çözünürlüklü görüntülemeler elde edebilmek için çok uzun antenler tasarlanması mantıklı olmadığından dolaştırılır ve görüntü alarak ilerler. Böylece sentetik, yapay bir açıklık ortaya çıkmış olur.
Sentetik açıklıklı radarlar, genel olarak uçağa ya da uyduya monte edilir ve izlenen yol üzerinde görüntüler alınıp işlendikten sonra geniş bir alan görüntülenmiş olur. Interferometrik SAR tekniği ile bir bölge üzerinden birden fazla geçiş yapılarak ya da birden fazla farklı konumlandırılmış cihaz ile ölçüm yapılarak 3 boyutlu görüntüleme yapılabilir. Bu SAR görüntülerinin faz farkı sayesinde yükseklik bilgisi elde edilir. Polarimetrik SAR’da farklı polarizasyonda dalgalardan ölçümler yapılarak görüntü meydana getirilir. Hatırlanacağı üzere polarizasyon elektromanyetik dalganın vektör yönüdür ve dikey(V) ya da yatay(H) olabilir. Radar polarizasyonları HH, HV, VV, VH olabilir. Örneğin, bir radar HV ise, verici yatay elektromanyetik dalga yayınlarken, alıcı dikey elektromanyetik dalgayı algılamaktadır. Cisimlerin özelliğine ve geometrisine bağlı olarak yansıma değiştiğinden detaylılığı arttırmak adına çok polarizasyonlu radarlar bulunmaktadır.
|
Radar uçaktan görüldüğü üzere yanlamasına gönderim / alım yapmaktadır. Zira aşağıya bakması durumunda bakış açısı daha geniş olacağından daha az efektif olur. |
 |
| Polarimetrik | Interferometrik |
 |
 |
Polarimetrik |
Interferometrik |
Frekansa bağlı olarak yeryüzündeki cisimlere etki farklıdır. Örneğin X bandındaki bir dalga boyunda yapraklara etki söz konusu iken daha uzun bir dalga boyu kullanıldığında ağacın gövde ve dalları hakkında bilgi toplanır. Radarla görüntülemede parlak görünen alanlarda yansıma fazla iken, koyu görülen alanlarda yansıma azdır ve her görüntülenen bölgede pek çok farklı cisim olduğundan ve bu cisimlerin durumuna bağlı olarak saçılmalar meydana gelmesi sebebiyle benekli bir görünüm ortaya çıkar. Bu görüntü filtrelenerek düzeltilir.
Özetle, hareket sensörü, gps alıcısı ile elde edilen konum bilgisi ile radardan gelen sinyallerin değerlendirilmesi sonucunda kötü hava şartlarına ve gece olmasına rağmen yüksek çözünürlükte görüntüleme yapılabilmekte olup sadece Dünya’ya değil, Dünya dışına, diğer gezegenlere de ışık tutulmaktadır.
Kaynakça
- Michael Bragg - The Location of Aircraft by Radio Methods
- Kevin Hughes - Situational Intelligence
- François Le Chevalier - Principles of radar and sonar signal processing
- H. Irak - SAR Technologies
- Wikipedia.org, esa-LeToan, anonim (Görseller)