Aktif Alıcılar ve Uygulamaları

Uzaktan Algılama Teknolojileri
Ders 7 – Aktif Alıcılar ve Uygulamaları
(SONAR, RADAR, SAR, LiDAR)
Alp Ertürk
[email protected]
SONAR (SOund Navigation And
Ranging)
• Ses dalgaları ölçümüne dayanır
• Pasif veya aktif şekilde olabilir
• Pasif sonar daha çok denizaltılarda, aktif sonar ise gemilerde
kullanılır
SONAR
SONAR
• Gönderilen ses darbesi (ya da ‘ping’) genel olarak işaret üretici,
güç yükseltici ve elektro-akustik dönüştürücü/dizi ile üretilir. Işınoluşturucu (beamformer) ile odaklanabilir
• Ses darbesinin cisimden yansıyarak geri gelmesi için geçen süre
ölçülür, ses darbesinin hızına göre cismin mesafesi tespit edilir
SONAR
• Birden fazla hidrofon kullanılarak yansıyan ses darbesinin farklı
konumlarındaki varış süresi / genlik ölçülerek 3 boyutlu yapı
çıkarılır
• Tarama ile daha geniş bir
alan algılanır
SONAR
• Askeri Uygulamalar:
• Denizaltı tespiti
• Gemi tespiti
• Torpido tespiti
• Deniz mayını tespiti
• Denizaltı navigasyonu
• Dalgıç tespiti
SONAR
• Sivil Uygulamalar:
• Balık sürülerinin tespiti
• Balık ağı tespiti
• Resif tespiti
• Batık tespiti
• Su altı yüzeyi çıkarımı
• Boru hattı çıkarımı
SONAR
• Famous finds
SONAR
• Famous finds
SONAR
SONAR
SONAR
SONAR
• Karşı önlemler
• Daha yüksek ses üretecek veya farklı yansıma verecek gönderilen
nesneler (aktif önlemler)
• İmza tabanlı
• Patlama yapısında
• Baloncuk bulutu
• Ses-soğurucu kaplama
Diyalog
RADAR (RAdio Navigation And
Ranging)
• Radyo dalgaları veya mikrodalga gönderilmesi sonrası alıcıya
ulaşan yansıma ölçümüne dayanır (300MHz-30GHz)
RADAR
• Birçok metal türü, deniz suyu ve ıslak yüzeyler elektrik
iletkenlikleri ile yüksek radar işareti yansıması verir
• Ortam tarafından soğurulmaları az olduğu için uzak
mesafelerdeki nesne tespitine uygundur
• Sis, bulut, yağmur, kar gibi görünür ışığı engelleyen hava
koşullarına karşı gürbüzdür
• Hedefi gizleyen toprak, su veya duvar gibi engelleri aşabilir
RADAR
• Radar görüntülerindeki her piksel sahnede o alan için radar
geri-saçılımını temsil eder
• Görüntüdeki bir pikselin parlaklığı yüksekse, o alandan yüksek
geri-saçılım olmuş demektir
• Geri-saçılım, ilgili alandaki saçıcı nesne boyutuna, nemliliğe,
atımların polarizasyonuna, gözlem açılarına ve kullanılan
dalgaboyuna bağlıdır
RADAR
• Genel olarak, görüntüdeki geri-saçılım ne kadar parlaksa,
gözlemlenen alan o kadar pürüzlüdür.
• Düz alanlar (örneğin yollar) az saçılımdan dolayı karanlık
görülür. Radarın ulaşmadığı yüzeyler, örneğin binaların veya
dağların arkaları karanlık görünür
• Bitki örtüsü gri tonlarında görünür.
• Radar yönüne dönük yüzeyler daha aydınlık görünür
• Not: Yansımalar dolayısıyla diğer alanlar da parlak görünebilir.
Örneğin yoldan saçılan radar dalgası binadan yansıyarak
alıcıya geliyorsa
RADAR
RADAR
• Askeri Uygulamalar:
• Uçak tespiti
• Füze tespiti ve anti-füze sistemleri
• Gemi tespiti
• Askeri araç tespiti
• Güdümlü güze
RADAR
• Sivil Uygulamalar:
• Hava ve deniz trafiği kontrolü
• Astronomi
• Meteoroloji
• Altimetri ve uçuş kontrol
• Jeolojik gözlemler
• Trafik hız kontrolü
RADAR
• Karşı önlemler
• Yansıma azaltıcı tasarım (örn. Stealth uçaklar)
• Yansıma azaltıcı malzeme
• Radar sinyalleri yayıcı (jammer)
• Radar eko geciktirici
SAR (Synthetic Aperture RAdar)
• Radar açıklığı (aperture) (anten ‘‘boyutu’’) arttıkça görüntüdeki
uzamsal çözünürlük artar
• SAR sistemlerinde, anten hareketli durumdadır. Bu sayede,
fiziksel olarak küçük olan bir antenle de yüksek uzamsal
çözünürlük elde edilir
SAR
• Radar haraket ettikçe, her konumda bir darbe gönderilir. Dönen
yansımalar (echo) depolanır
• Radar hareket halinde olduğu için, dönen yansımalar Dopplerkaymalıdır
• Radarın görüntülenen sahneye göre hareketini hassas olarak
bilmek gerekir
• Doppler-kaymalı frekanslar referans frekansı ile karşılaştırılarak
birçok dönen işaret tek noktaya ‘‘odaklanır’’. Böylece o nokta için
antenin uzunluğu artırılmış etkisi yaratılır
SAR
• Birçok metal türü, deniz suyu ve ıslak yüzeyler elektrik
iletkenlikleri ile yüksek radar işareti yansıması verir
• Ortam tarafından soğurulmaları az olduğu için uzak
mesafelerdeki nesne tespitine uygundur
• Hava koşullarına karşı gürbüzdür
• Hedefi gizleyen toprak, su veya duvar gibi engelleri aşabilir
• Hava platformları için, 3cm’ye varan uzamsal çözünürlükler
elde edilebilmektedir.
RADAR-SAR
RADAR-SAR
RADAR
Diyalog
LiDAR (Light Detection and
Ranging)
• Lazer ışığı gönderilip yansımanın geri alınmasına dayanır
• UV, VIS, NIR, SWIR (250 nm – 10um)
• Hedeflenen nesne (metalik olmayan nesneler, kayalar, yağmur,
kimyasallar, aerosol, bulut, ...) türüne göre dalgaboyu seçilir
• 30cm’ye kadar uzamsal çözünürlükler
(dalgaboyuna ve diğer kıstaslara bağlı)
elde
edilebilir
• Geri saçılıma göre Rayleigh, Mie, Raman, Na/Fe/K Fluorescence
LiDAR
LiDAR
• Askeri Uygulamalar:
• Hedef tespiti
• Mesafe tespiti
LiDAR
• Sivil Uygulamalar:
• Ormancılık
• Şehir planlama / haritalama
• Tarım
• Jeodezi - Jeoloji
• Arkeoloji
• Sismoloji
LiDAR
LiDAR
LiDAR
LiDAR
LiDAR
Sorular
?
?
?
?
?