Hareketli radar hedeflerinde görüntü işlenmesi üzerine bir yaklaşım

Öz

Hedef algılama ve hedef izleme, radar sinyal işleme alanının en önemli yaklaşımlarından olup, bu alanların günümüz radar çalışmalarına önemli katkıları söz konusudur. Bunlara ek olarak radar hedefleriyle ilgili daha fazla ve hassas bilgilerin elde edilmesini sağlayan radar kesit alanları, özellikle radar hedeflerinin imgelendirilmesi, bir anlamda görüntülenmesi üzerine yeni kazanımlar sağlamıştır. Radar imgesinin elde edilmesi, en az diğer çalışmalar kadar anlamlıdır. Son yıllarda radar formunda aktif sensör görüntüleme olarak karşımıza çıkan çalışmalardan günümüzde yalnızca radar değil, biyomedikal alanındaki tıbbi alanlarda da istifade edilmektedir. Hava (boşluk), kara ve deniz olarak düşünülebilecek her ortamda nesne veya objeye ait görüntünün elde edilmesi son yıllarda önemle üzerinde çalışılan alanların başında gelmektedir. En uygun tekniğin seçimi ve kullanımı önem taşımaktadır. Temel olarak durağan, zamanla değişim göstermeyen hedeflerin imge olarak elde edilmesine dair teknikler varsa da, reel durumda durağan olmayan, dolayısıyla hareket kabiliyetine sahip hedeflerin görüntülerinin elde edilmesine yönelik çalışmalar son yıllarda daha fazla önem arz etmektedir. Bu çalışmada vurgulandığı gibi manevra kabiliyetindeki hedeflerin bulunduğu bir ortamda aktif sensör olarak radar görüntüleme üzerine bir yaklaşım ele alınmıştır. Bunun için açı ve menzil içerikli zamanla değişir özel bir hedef yoğunluk fonksiyonundan yararlanılmıştır. Bunu sağlamak üzere lineer fazlandırılmış radar dizilerinden istifade edilmiştir. Tüm bunların sonucunda standart olmayan daha karmaşık yöntemleri temel alan yaklaşımlar yerine, Fourier tabanlı standart yaklaşımlarla çözüm aranmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Durağan olmayan yoğun hedef ortamı, manevra özellikli radar görüntüleme, hedef yoğunluk fonksiyonu, fazlandırılmış lineer radar dizisi

An approach on imaging of maneuvering targets

Abstract

Imaging is a mapping process from an object space to an image space. Radar imaging is a reconstruction process which extracts the radar echo signals off the targets. The image is a dense group of reflectors that target environment is composed of several objects, or a physically large object with continuum of reflectors. Target density function (TDF) represents of an important property of radar imaging. In general there are two approaches on TDF. Whereas first one considers point scatterers reflected off the target scatterer centers. This approach is based on inverse Fourier transform(IFT) referred to ISAR principles. In this study, an active sensor imaging is studied by considering a radar imaging system as the phased array radar system. The radar imaging is developed via by the imaging system by taking advantage of a new function called angle density function which is angular distribution of target area. Two target density functions can be derived from the radar imaging plane as follows; • Range-Direction density function: This depends on both range R and angle β variables. In this approach, the target density function, g R(, )  is the limit of the ratio of the amplitude of the signal reflected from an infinitesimally neighborhood about the point (R, β) to the amplitude of the incoming signal. • Time Varying Range-Angle Density Function: This depends on range R,direction angle β and time t variables as gR t ( , ,)  . In this study, a time varying angle density function was investigated as the angular distribution of reflectivity of the maneuvering target area for active sensor imaging. The imaging system was taken as a nonstationary radar-target configuration. Then the Range-Direction Density Function:and Time Varying Range-Angle Density Function approaches were obtained respectively. The main contributions of this study is summarized as follows : 1. Whereas general target density functions as g R (,)  are produced in a time invariant environmet by taking the targets fixed at some range and angle, g Rt ( , ,)  is reached in a time varying one as maneuverable form. On the other hand, the new approach is also generated in a more practical way. 2. The proposed approach with the time varying property is more realistic compared to the time invariant case in the previous works. In addition to them, the other contributions of the work can be taken as the following ; • Active radar sensor imaging of maneuvering targets was applied to the nonstationary radarstationary target configuration. • A linear phased array radar system was used for the radar imaging. • Instead of pointwise approach, the whole target area was considered at one time. • The standard Fourier transform for conventional imaging techniques was used by generalizing to the nonstandard and complex problems. • The general case of standard Fourier theory makes use of simpler functions possible for radar imaging. • A generalized target density function defined for imaging by the reflectivity of spatially, continuously and distributed targets, was presented on a rangeangle plane. • Although the imaging approaches were obtained by phased array radars, beamforming was not necessary with the proposed techniques.

Keywords

• Nonstationary target density environment, maneuverable radar imaging, target density function, linear phased array radar.