Sentetik açıklıklı radar görüntülemesi için demet geri izdüşüm yöntemi

Abstract

Bu tezde, ışıntı modundaki sentetik açıklıklı radar (SAR) için, hedef yansıtıcılık yoğunluğu fonksiyonunun izdüşümünün kutupsal modellenmesini ve tomografik tekrar oluşturma yöntemlerini kullanan bir yüksek çözünürlük yöntemi geliştirilmiştir.Öncelikle arkaplan bilgisi olarak temel radar ve SAR prensipleri açıklanmış, radyo dalgaları ile hedef tespitinin ve mesafe belirlenmesinin elektromanyetik teorideki yeri Maxwell denklemlerinden başlayarak çözümlenmiştir. Modülasyonsuz kısa darbeler, frekans atlama ve modülasyonlu uzun darbeler kullanılarak yapılabilecek mesafe çözümleme yöntemleri açıklanmıştır.Mesafe çözümlemede, frekans bölgesindeki veriye bir matris demet yöntemi (MDY)'nin uygulanması ile tek bir görüntüleme açısı için süper çözünürlüğün elde edilmesi sağlanmıştır. Elde edilen yüksek çözünürlüklü mesafe görüntüsü, evrişimsel geri-izdüşüm (EGİ) algoritmasında etkin bir biçimde kullanılmıştır. Dolayısıyla, oluşturulan SAR görüntüsünün kalitesi de artmıştır. Buna, demet geri-izdüşüm yöntemi adı verilmiştir. Yöntem, geniş görüntüleme açılarına uygulamaya son derece uygundur. Ayrıca elde edilen görüntü ilave işaret işleme olmaksızın yakınlaştırılabilmektedir. Yöntemin nokta dağılım fonksiyonu çıkarılmış, gürültüye karşı dirençli olduğu ve çok düşük işaret-gürültü oranı (İGO) değerlerine kadar görüntü üretebildiği gösterilmiştir. Geliştirilen yöntemin performansı, yapay ve deneysel veriler kullanılarak test edilmiş, sonuçlar standart EGİ yöntemi ile karşılaştırılmıştır.In this thesis, a high resolution method for spotlight mode SAR imaging that utilizes parametric modeling of projected target reflectivity density function and tomographic reconstruction is presented.As a background information, radar and SAR principles are introduced. The place of target detection and ranging using radio waves within the electromagnetic theory is explained starting from Maxwell equations. The ranging methods that use unmodulated short pulses, frequency agility or modulated long pulses are formulated.Utilization of a forward-backward total least squares band-pass matrix pencil method allows super resolution to be achieved in range for a single imaging angle. The obtained high resolution range data is applied very efficiently to the convolutional back-projection algorithm. Hence, the quality of the image reconstructed is also improved. The new method is called Pencil Back-projection. This method is appropriate for wide-angle data collection scenarios. Image can be zoomed with no additional signal processing. The point spread function of the method is formulated. It is shown that the method is very resistant to noise and can generate images down to very low SNR values. The performance of the developed method is tested using simulated and experimental data and the results are compared to the standart convolutional back-projection.