Yakın mesafe radar sistemi

Bu tez çalışmasında kullanılan radar sistemi ile yakın mesafede (50 metre ve civarı) konumlanmış bir hedefin tespiti yapılmıştır. Hedefin konum ve açı bilgileri elde edilmiştir. Bu bilgilerin elde edilmesi için alıcıda sinyal işleme algoritması yazılmıştır ve algoritma yazımı için MATLAB programından faydalanılmıştır. Bu radar sistemi bir verici ve iki alıcıdan oluşmaktadır. Vericiden iletilmek üzere kulllanılan sinyal, Doğrusal Frekans Modülasyonlu (LFM: Linear Frequency Modulation) Cıvıltı (Chirp) sinyalidir. Doğrusal frekans modülasyonu, sinyalin frekansının zamanla doğrusal artmasını veya azalmasını sağlar. Doğrusal frekans modülasyonu, radarın hedefleri birbirinden ayırt etme yeteneği olan menzil çözünürlüğünü arttırmak için kullanılmaktadır. Çözünürlükteki artış bir darbe sıkıştırma (pulse compression) tekniği ile gerçekleştirilmektedir. Darbe sıkıştırma tekniği kullanıldığında, frekansı doğrusal olarak artan sinyalin belirli bir sıkıştırma oranı ile alıcıda sıkıştırılması sonucu darbe süresi azalır. Uzun bir darbe gönderildiğinde kısa darbenin menzil çözünürlüğü elde edilirken istenen güç seviyesi korunmuş olur. Darbe sıkıştırma tenknikleri analog ve sayısal olmak üzere iki çeşittir. Bu tez çalışmasında analog darbe sıkıştırma tekniği olan Germe İşlemi (stretch processing) kullanılmıştır. Germe İşlemi bir diğer analog sıkıştırma tekniği olan Uyumlu Filtreleme (Matched Filter) tekniğine alternatif bir yöntemdir. Uyumlu Filtreleme dar bantlı sistemler için kullanılmaktadır. Bant genişliği çok yüksek olduğunda Analog-Sayısal Dönüştürücü (ADC: Analog to Digital Converter) limitini aşmaktadır. Germe işlemi bu donanımsal sınırlamaya çözüm olarak kullanılmaktadır. Germe işleminde belirli bir mesafe penceresinde işlem gerçekleşir. Bir referans sinyali (vericiden iletilen sinyalin gecikmiş formu) ile alıcıya gelen sinyalin karıştırılması sonrasında Alçak Geçiren Filtre'den (LPF: Low Pass filter) geçirilir. Bu sayede temel banda (sinyalin vericide modüle edilmeden önceki hali) indirgenen sinyal belirli bir zaman penceresinde Analog-Sayısal Dönüştürücü ile sinyal sayısal hale getirilir. Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT: Fast Fourier Transform) uygulandığında farklı frekans noktalarında tepe değerleri elde edilir ve bu farklı frekans noktalarından hedefin konum bilgileri elde edilir. Yakın mesafe radar sisteminde hedefin konum (x,y koordinatı) ve açı bilgisini elde etmek için öncelikle bir eşik değeri (threshold) belirlenir. Bu eşiğin üstünde kalan tüm frekans noktalarına karşılık gelen mesafe değerleri hesaplanır. Alıcıların konumları çemberin merkezi, mesafe değerleri çemberin yarıçapı olarak kabul edilir ve iki alıcı için bu çemberlerin kesişim noktaları hesaplanır. Kesişim noktalarının x ve y koordinatları belirlenerek konum ve açı bilgileri elde edilir. Belirlenen her bir muhtemel hedef konumu için hedefin gerçek konumuna olan dik uzaklıklar hesaplanarak hata elde edilir. Bu hata değeri menzil çözünürlüğü (0.6 metre) değerine yakın elde edilmeye çalışılmıştır. Frekans bölgesinde eşiği geçen noktaların genliklerine göre ağırlıklandırma yapılarak hata düşürülmüştür. Radar sisteminde kullanılan parametrelerin (bant genişliği, darbe süresi, örnek sayısı, örnekleme hızı, sıfır sayısı, eşik değeri, işaret gürültü oranı) değişimi ile sistemin başarım ölçütü olan hatanın optimum değeri elde edilmeye çalışılmıştır. Sistem parametrelerinin optimimum değerleri ile hata 0.6 yakın bir değerde elde edilmiştir.