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 düzlemsel dalgayı nasıl ve ne kadar saçtığı problemidir. Ticari yazılımların büyük bir kısmında, yüksek frekansta RKA değerinin hesaplanmasında seken ışın yöntemi, SIY, (shooting and bouncing ray, SBR) kullanılmaktadır. Yine radar uygulamalarında RKA değerinden başka, RKA değerini oluşturan noktalar seti olarak tanımlanabilen saçılma merkezleri de ilgi çeken ayrı bir inceleme konusudur. Karmaşık yapıların üç boyutlu (3-B) saçılma merkezi modeli 3-B Ters Yapay Açıklıklı Radar (TYAR; Inverse Syntetic Aperture Radar, ISAR) imgesinden CLEAN algoritması 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, tam sinc fonksiyonu kullanıldığında yoğun işlem yükü gerektirmektedir. Eğer sinc fonksiyonu kesilerek kullanılırsa bu kez yakınsama sorunu ortaya çıkmaktadır. Bu tezde, sinc fonksiyonu yerine yaklaşık prolate serilere dayanan sınırlı-bandlı aradeğerleyici fonksiyonların kullanımı araştırılmıştır. Bu amaçla, değiştirilmiş yaklaşık prolate seriler (Modified Approximate Prolate Series, MAPS) tanımlanarak yan kulak etkisi azaltılmış, 3-B TYAR imgesi doğru, hızlı ve yüksek çözünürlükte oluşturulmuştur. MAPS fonksiyonunun kullanılmasıyla saçılma merkezleri doğru ve hızlı olarak hesaplanırken CLEAN algoritmasının yakınsaması sağlanmıştır. Tez kapsamında açıklanan bu yeni yöntemin doğruluğu ve hızlı sonuç alma başarısı uygulamalarla gösterilmiştir.The Radar Cross Section is one of the important parameter to describe how the object scatters the electromagnetic waves. In most of the commercial software, the Shooting and Bouncing 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 be the 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-D inverse synthetic aperture (ISAR) image by using the CLEAN algorithm. To form the ISAR image from the results of a shooting-and-bouncing-ray (SBR) analysis, the image is updated on 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 is truncated, 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. The suggested MAPS can be shown to have better truncation error bounds than other ray spread functions. By using the suggested MAPS functions, the sidelobe artifacts are minimized and the computational complexity is decreased while extracting the scattering centers with correct positions, amplitudes, and better resolution while the CLEAN algorithm converges. The accuracy, speed and performance of the new approach are shown by sample applications.