Aktif Alıcılar ve Uygulamaları
Transkript
Aktif Alıcılar ve Uygulamaları
Uzaktan Algılama Teknolojileri Ders 7 – Aktif Alıcılar ve Uygulamaları (SONAR, RADAR, SAR, LiDAR) Alp Ertürk alp.erturk@kocaeli.edu.tr 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 ? ? ? ? ?