Hareketli radar hedeflerinde görüntü işlenmesi üzerine bir yaklaşım

Year 2016, Volume: 7 Issue: 1, 63 - 71, 01.06.2016

Aşkın Demirkol

Abstract

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.

Keywords

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.