İki Boyutlu Kompleks Kafes Yapısı İle Yüksek Çözünürlüklü Ters Yapay Açıklıklı Radar Görüntüleme

Abstract

Bu çalışmada, Fourier dönüşümüne dayalı klasik tekniklerin yeterli çözünürlük sağlamadığı, sınırlı ölçüm verisinden yüksek çözünürlüklü ISAR görüntüleme problemi için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Önerilen yöntem, hedeften geri saçılan alanlarla ilgili işaret örneklerinin ilk kez bu çalışma kapsamında tanımlanan 2-B kompleks kafes yapısı ile 2-B özyinelemeli bir süreç olarak modellenmesine dayanmaktadır. Kafes yapısından elde edilen model katsayıları kullanılarak iki farklı yüksek çözünürlüklü ISAR görüntüleme algoritması oluşturulmuştur. İlk algoritmada, hedefi oluşturan saçıcı noktaların konumları hata öngörü süzgeçlerinin aktarım işlevlerinin sıfırlarından bulunmuştur. İkinci algoritmada ise, model katsayıları ölçüm bölgesi dışındaki veri değerlerinin öngörülmesi için kullanılmıştır. Orijinal ölçüm değerleri veri matrisinin ortasına yerleştirilmiş ve veri örnekleri istenilen frekans bandı ve açı bölgesini kapsayacak şekilde 2-B olarak genişletilmiştir. Genişletilmiş veri matrisinin ters Fourier dönüşümü alınarak, saçıcıların konum ve genlik bilgisini içeren yüksek çözünürlüklü ISAR görüntüsü elde edilmiştir. 2-B öngörü denklemlerinin yinelemeli olarak çözülmesi, 2-B kompleks kafes yapısı oluşturulması, geri saçılan alan örneklerinin 2-B genişletilmesi çalışmanın orijinal katkılarındandır. Yapay ve deneysel hedefler için elde edilen sonuçlar, bu tez çalışmasında önerilen yüksek çözünürlüklü görüntüleme algoritmalarının daha önce gerçekleştirilmiş çalışmalara göre, hem menzil hem de çapraz menzil için çözünürlükte iyileştirme sağladığını göstermiştir.In this study, a new approach for high resolution ISAR imaging from limited data problem where classical techniques based on Fourier transform do not provide enough resolution is proposed. The proposed method is based on 2-D autoregressive modeling of the 2-D backscattered data using a 2-D orthogonal lattice filter which is defined in the complex form for the first time in this thesis. Two different, high resolution ISAR imaging algorithms are formulated using the model coefficients obtained from the lattice structure. In the first algorithm, the locations of the scattering centers consisting the target are found from the zeroes of the prediction error filters’ transfer functions. In the second algorithm, the model coefficients are used to predict the data samples which are beyond the measurement region. The original measurement samples are located at the center of the data matrix and data samples are extended in 2-D so as to cover the desired frequency band and angular sector. High resolution ISAR image which contains location and amplitude information of the scattering centers is obtained by taking the inverse Fourier transform of the extended data matrix. Recursive solving of 2-D prediction equations, formulation of 2-D complex lattice structure, the 2-D extention of the backscattered data samples are the original contributions of this study. Results obtained for simulated and experimental targets show that the high resolution algorithms proposed in this dissertation study provide an enhancement in resolution both for range and cross-range.