------------------------------------------------------------------------------------------- 

BÖLÜM 3

 RADAR ÖLÇME TEKNİĞİ

3.1 RADAR Nedir?

Genel olarak RADAR çalışma prensibinin işleyişinde güçlü bir frekans üretici tarafından üretilmiş olan mikrodalga sinyali vardır ve bu sinyal radar anteninden hedefe gönderilir, hedefe çarptıktan sonra geri yansır ve geri dönen bu sinyal çok hassas bir alıcı tarafından toplanıp kayıt ünitesine kaydedilir. RADAR’ın çalışma prensibi ses dalgası yansıma prensibine çok benzer. Sesi yansıtan bir nesneye doğru bağırılması halinde (örneğin bir kayalık vadide veya mağarada) bir yankı işitilir. Eğer sesin havadaki yayılma hızı biliniyorsa nesnenin mesafesi ve genel yönü hesaplanabilir. Dönüş yankısı için geçecek süre, ses hızı biliniyorsa kabaca hesaplanabilir. Bu hesaba ilişkin  eğimli mesafe aşağıda ki formül ile verilir.

C = ışık hızı ( 3.108 m/s )
∆t = geçen süre (s)
D = eğimli mesafe (m)

D=(C.∆t)/2

RADAR’ın en önemli uygulama alanlarından biri olan haritalamada, mikrodalga sinyaller  kullanılmakta ve bu sayede elde edilen tarama bilgileri ile fotoğraf ve benzeri şekiller elde edilmektedir. Şekil 3.2, RADAR sistemi kullanan uydulardan biri olan ENVISAT’ın elde ettiği İstanbul ve Marmara Denizine ait görüntüyü göstermektedir.

Şekil 3.2: İstanbul’a ait ENVISAT RADAR görüntüsü 

3.2 RADAR’ın Tarihçesi

RADAR sisteminin temelleri 19.yy sonlarına dayanmaktadır. İlk RADAR keşfinde yarasaların çok faydası olmuştur. Gözleri görmeyen yarasalar insanların duyamayacağı bir ses yayınlamaktadırlar ve bu sesin cisimlerden geri yansımalarına göre uçuşlarını, yönlerini veya avlarını bulabilmektedirler. İşte bu fikir RADAR tekniği mantığının temellerini atmıştır.
Kısaca RADAR tarihçesi incelenecek olursa:
•    1865 yılında İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgaları ve bunların yayılmasını açıklayan elektromanyetik ışık kuramını ortaya atarak RADAR tarihçesinin başlangıcını belirledi.
•    Bir yıl sonra 1866 yılında Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz, elektromanyetik dalgaları keşfederek elektromanyetik dalgaların ışık gibi yayılmasını ve yansımasını sağladı. Böylece Hertz, Maxwell'in kuramını kanıtlamış oldu.
•    1904 yılında Alman yüksek frekans teknisyeni Christian Hülsmeyer, deniz taşıtlarına yardımcı olabilmek için telemobiloskopu adında basit bir cihaz icat etti. Bu cihaz, üzerinde metal bulunan nesneye çarparak geri dönen elektromanyetik dalgaların süresini ölçer ve böylece mesafe hesaplıyor. Bu ilk pratik RADAR denemesi için Hülsmeyer patent başvurusunda bulundu.
•    1921 yılında Albert Wallace Hull tarafından magnetron icat edildi. İlk kullanımı 1940 yılında gerçekleşen magnetron güçlü bir gönderici tüpüne sahiptir.
•    1922 yılında ABD Donanma Araştırma Laboratuarı’ndan A. H. Taylor ve L. C. Young, RADAR taslağını çizerek ilk kez bir tahtadan gemiyi algılamayı başardılar.
•    1925 senesinde Merle A.Tuve, Amerika'da darbeler halinde elektromanyetik dalga neşrine muvaffak olunca, bugünkü anlamda RADAR’ a geçiş sağlanmış oldu.
•    1935 yılı Şubat ayında RADAR’ la ilgili ilk deney 49 m dalga boyunda çalışan bir CW (continuous waves = sürekli taşıyıcı dalga) radyo vericisiyle yapıldı. Yaklaşan bir uçak 13 km'den tespit edilerek ilk başarı sağlandı.
•    1935 yılının Haziran ayında ise ilk darbeli verici üretildi. Bu verici ile 24 km mesafedeki bir uçaktan bazı bilgiler alındı. Daha sonra 1935 yılı Eylül ayında ise darbeli vericiler ile mesafe bilgileri 70 km’ye kadar arttırıldı. 1936 yılı Mart ayında ise bu mesafe 150 km’ye çıkarak hedef menzilde artış sağlandı.
Gelişme dönemi İkinci Dünya Savaşı sırasında artan RADAR’ın ilk kullanım amacı düşman uçakları tespit edildiğinde, savunan ülkelerin kendi uçaklarının acil olarak havalanması ve RADAR yardımıyla düşman uçakları için önlem almaktı. Günümüzde halen kullanılan birçok RADAR aynı temel esaslara göre çalışmaktadır. Elektronik bilgisayarlar ortaya çıktıktan sonra RADAR’ daki ilerlemeler hızlı bir şekilde arttı ve hedef cisimler hakkında ayrıntılı ve doğruluğu yüksek bilgiler alınmaya başladı. Tüm bu aşamalardan sonra RADAR teknolojileri günümüzde çok ileri noktalara ulaştı, Yan bakışlı, Yapay ve Gerçek açıklıklı RADAR teknikleri geliştirilerek büyük ilerlemeler kaydedildi.

3.3 Yapay Açıklı RADAR (SAR) Ve İnterferometrik SAR (InSAR) Nedir?

SAR, Yapay Açıklıklı RADAR’ın İngilizce karşılığı olan “Sythetic Aperture RADAR” teriminin baş harflerinden oluşmuş bir kısaltmadır. SAR teknolojisi mikrodalgaları yayıp bunların geri dönüş sinyallerini kaydederek kendi aydınlanmasını sağlayan bir sistemdir. Sistem, geri dönen sinyallerin gecikmelerini kullanarak sinyal işleme tekniğiyle bunları yüksek çözünürlüklü görüntülere dönüştürür. Şekil 3.3 SAR sistem geometrisini göstermektedir.

InSAR ise İnterferometrik Yapay Açıklıklı RADAR’ın İngilizce karşılığı olan “Interferometric Sythetic Aperture RADAR” teriminin baş harflerinden oluşmaktadır. InSAR tekniği iki şekilde kullanılmaktadır. Bunlar tek-geçişli ve çift-geçişli InSAR olarak adlandırılan tekniklerdir. Tek geçişli InSAR tekniğinde uydu senkronize olarak çalışan iki ayrı SAR sistemine sahiptir. Bunlar birbirleriyle belirli bir mesafede uyduya monte edilmişlerdir ve yeryüzünde üzerinden geçilen noktanın eş-zamanlı olarak farklı bakış açılarından verisini toplarlar. Bu şekilde bölgeye ilişkin stereo alım sağlanarak 3.boyut elde edilir. Bu tekniği kullanmış en önemli uydu SRTM uydusudur ve bu uyduyla ilgili ayrıntılı bilgi Bölüm 4’te bulunmaktadır. Şekil 3.4, tek-geçişli InSAR tekniğinin geometrisini göstermektedir.