Yapay Açıklık Radarı İşaret İşleme Ve Doppler Merkez Frekansının Kestirimi

Abstract

Yapay açıklık radarları (SAR, Sentetik Açıklık Radarı), yüksek çözünürlükte görüntüleme olanağı sağlayan radar sistemleridir. Fiziksel olarak çok sayıda antenden oluşan dizi antenlerle gerçeklenebilecek büyük anten açıklığı ve yüksek çözünürlük, SAR sistemlerinde tek bir anten ve işaret işleme teknikleri ile gerçeklenmektedir. Bu çalışmada, SAR işaret işleme aşamaları detaylı olarak açıklanmakta ve ayrıca SAR işaret işlemede karşılaşılan en önemli problemlerden biri olan “Doppler merkez frekansının kestirimi” problemine yönelik olarak geliştirilen yeni bir metod anlatılmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde, SAR kavramı ve SAR sistemlerinin tarihsel gelişimi hakkında detaylı bilgi verilmektedir. Bu bilgiler, ilerleyen bölümlere önbilgi niteliği taşımaktadır. Bölüm 2’ de, SAR işaret işlemeye giriş yapılmaktadır. SAR sisteminde, gönderilen ve alınan elektriksel işaret özelliklerine değinilmekte, ardından baştan sona kadar SAR işaret işleme adımları tanıtılmaktadır. Bu bölüm, verilen bir SAR işaret işleme örneği ile pekiştirilmektedir. Bölüm 3’ de, SAR işaret işlemede karşılaşılan en önemli problemlerden birisi olan Doppler merkez frekansının hesabına yönelik arşivlerde var olan yöntemlere yer verilmektedir. Bölüm 4’ de, Doppler merkez frekansının kestirimine yönelik olarak geliştirilen yeni kestirim yöntemi açıklanmaktadır. Son olarak bölüm 5’ de de, yeni Doppler kestirim yöntemi ve gerçek SAR verisi kullanılarak SAR işaret işleme uygulaması gerçeklenmektedir.

Synthetic aperture radar is a radar system which enables high resolutional imaging. A huge antenna aperture and high resolution is produced by a single antenna and signal processing techniques which can also be done with antenna arrays that consists of many antennas physically. In this work, SAR signal processing steps are explained in detail, and also a new method for solving one of the most important problems of SAR signal processing, Doppler centroid estimation, is introduced. Detailed information about the SAR concept and the historical development of the SAR systems are given in the first section. These information is foreknowledge for the next sections. In section 2, introduction of SAR signal processing is done. Electrical characteristics of SAR transmit and receive signals are expressed and then all SAR signal processing steps are introduced. In this section, a SAR signal precessing example is given to harden the processing knowledge. In section 3, methods in literature for Doppler centroid frequency estimation which is one of the most important problems in SAR processing are introduced. In section 4, new method which is designed for Doppler centroid estimation is explained. Finally, in section 5, a SAR signal processing application with new Doppler estimation method and real SAR data is applied.