Zaman frekans analiz yöntemleri ile imha değerlendirme

İmha değerlendirme, bir savunma sisteminde tehdidin mühimmat tarafından önlenmesinin başarı veya başarısızlığını değerlendiren, sonraki işlemler için temel sağlayan bir karar, bir yetenektir. Değerlendirmenin en önemli amacı bir tehdidin yok edilmesi için ateşlenecek olan füze sayısını azaltarak savunma sistemlerinin maliyetlerini azaltmaktır. Yakın menzillerde aynı amaçla kullanılmak üzere bir imha değerlendirme ihtiyacı uzun menzillere göre çok daha azdır. Çünkü bu değerlendirme operatör veya ilgili kişiler tarafından manuel yapılabilmektedir. Uzun menzillerde ise imha veya ıskalama noktasının gözetleme noktasından çok uzakta olması değerlendirmenin yapılabilmesi için ayrı bir algoritmaya ihtiyaç duyulmasına sebep olmaktadır. Çalışmada gerekli analizin girdisi olarak radar verisi kullanılmasına karar verilmiş ve literatürde imha anına ait radar verisine ulaşılamadığından çalışmaya, farklı ıskalama ve imha senaryoları özelinde yapay radar verisi üreten bir simülatör tasarımı ile başlanmıştır. Hava hedeflerinin hem mesafe hem de hızlarının tespit edilebilmesi için birincil radarlardan darbe-Doppler radar tipli arama radarları esas alınmıştır. Menzil çözünürlük performans artırımı için darbe sıkıştırma yöntemleri karşılaştırılmış, avantaj dezavantajları değerlendirilerek lineer frekans modülasyonlu darbe sıkıştırma yönteminde karar kılınmıştır. Simülatörde kullanılan teknik verilerde LockHeed Martin'in RRP-117 radarı referans alınmıştır. Simülatör çıktısı yapay radar verilerinin işlenmesi için öncelikle bazı zaman frekans analiz yöntemleri çözünürlük, hesaplama hızı gibi parametrelere dayandırılarak karşılaştırılmıştır. Belirsizlik analizinin, favori zaman frekans yöntemi seçilen Wigner Ville dağılımı ile olan benzerliği vurgulanarak literatürdeki çalışmaları özetlenmiştir. Uyumlu filtre, Wigner Ville dağılımı ve belirsizlik analizi yöntemleri örnek hedef sinyalleri üretilerek sinyal işleme yöntemleri karşılaştırılmıştır. İşleme sonucu hedeflere ait radar tarafından tespit edilen gecikme ve Doppler frekanslarına, dolayısıyla da menzil ve hız değerlerine ulaşılması hedeflenmiştir. Hareketli hedef varlığında uyumlu filtre çıkışındaki bozulmalar, Wigner Ville kullanımında karşılaşılan girişimler ve girişimlerin engellenmesi için kullanılan filtrelemenin neden olduğu çözünürlük performans kayıpları sebepleri ile bu çalışmada radar belirsizlik analizi kullanılması kararı alınmıştır. Eşiklemenin uyarlanabilir olması için belirsizlik fonksiyon çıktılarına CFAR algoritması uygulanmış ve bu çıktılara öznitelik çıkarma algoritmaları uygulanarak senaryolar bazında öznitelik matrisleri çıkarılmıştır. İmha değerlendirmenin yapılabilmesi için öznitelik matrisleri kullanılarak analiz grafikleri gürültüsüz ve gürültülü ortam varsayımları ile çizdirilmiş ve performans tablolarında tespit oranı ve doğruluk parametreleri göz önünde bulundurularak yorumlanmıştır. Ayrıca bu öznitelik matrisleri makine öğrenmesi ve derin öğrenme yöntemleriyle imha değerlendirme kararının verilebilmesi için \cite{Goren2022} tezine girdi olarak verilmiştir. Analiz grafikleri hedeflerin radar dönüşlerine ait yansımalarının gecikme ve Doppler frekansı alanında gösterimlerini sağlamış ve imha/ıskalama senaryolarına ait bazı varsayımlarda bulunabilmeyi olası kılmıştır. Örneğin aynı Doppler değerinde, gecikme değeri değişen yansımaların menzili değişen tek bir hedefe ait olabileceği, iki farklı Doppler değerinde gecikme değerleri arasındaki farkın azaldığı yansımaların ise birbirine yakınlaşan iki hedef olabileceği çıkarımı yapılmıştır. Birbirine yaklaştığı tahmin edilen iki farklı hedefin gecikmeleri arasındaki farkın minimum olduğu noktadan sonraki davranışın ise senaryonun ıskalama mı imha mı olduğuna dair bir fikir verebileceği değerlendirilmiştir. Örneğin bu noktadan sonra mevcut Doppler değerlerinin değişmeden gecikme değer farklarının büyümesinin bir ıskalama senaryosu olabileceği düşünülmüştür. Ya da bu noktadan sonra Doppler ve gecikme değerlerinin ilk durumdan farklı, tespit edilen hedef sayısının beklenenden fazla olmasının ise bir imha senaryosunun sonucu olabileceği değerlendirilmiştir. Gürültüsüz ortam varsayımlarında yalnızca analizden doğan hataların vurgulanması sağlanmış, gürültülü ortam varsayımlarında da öncelikle farklı anten kazançlarının yani dolaylı yoldan SNR değerinin analize etkisi, daha sonra da farklı yanlış alarm oranı için uygulanan CFAR uygulaması sebebiyle eşiklemenin analiz üzerine etkisi karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Bu şekilde uygun bir yanlış alarm oranı seçimi ile radar sinyallerden çıkarılan analiz grafikleri ile imha değerlendirmenin yapılabileceği sonucuna varılmıştır.