Pasif Radar, Bistatik radar, Radar Denklemi, Pasif Bistatic radar

1. Pasif Radarlar Hakkında Kısa Bilgi
Pasif radar sistemleri özünde aslında havada hali hazır yayılım halinde olan
sinyalleri işleyerek bunları anlamlı bir veri haline getirme üstüne kuruludur.
Dolayısıyla herhangi bir verici yatırımı yapmadan sadece alıcı anten sistemleri ile bu
veriler yakalanıp dijitalleştirildikten sonra, çeşitli sinyal işleme teknikleri ile hedef
tespit ve takibi yapılabilir.

2. Bistatik Radar
• PBR, Bistatik Radar (BR) sistemlerinin bir alt kümesi olduğundan öncelikle BR
sistemlerini anlamak gerekmektedir.
• BR, alıcı ve aydınlatıcı antenlerini farklı coğrafik konumlarda bulunduran
sistemlerdir. Monostatik (bistatik olmayan) sistemlere benzer olarak hedef tespiti,
aydınlatıcı sinyalin hedef üzerinden yansıması ve bu yansımanın(eko) alıcı sistem
tarafından izlenmesi ile yapılır.

3. Bistatik Radar Özellikleri
• Bistatik Radar Geometrisi

4. Radar Denklemleri
• P𝑟 Alıcı gücü
• P𝑡 Aydınlatıcı gücü
• P𝑛 Gürültü gücü
• G 𝑡 Aydınlatıcı anten kazancı
• G 𝑟 Alıcı anten kazancı
• 𝜆 Sinyal dalga boyu
• 𝜎 𝑏 Radar kesiti
• 𝑟 1 Hedef – aydınlatıcı uzaklığı
• 𝑟 2 Hedef – alıcı uzaklığı
• k Boltzmann sabiti (1.38 x 10-23
J/K)
• T0 Standart hava sıcaklığı
• B Alıcı bant genişliği
• F Alıcı gürültü seviyesi
• L Kayıp sabiti (sistemsel kayıplar,
dağılım kayıpları, sinyal işleme kayıpları
vs.)
• SNR Sinyal gürültü oranı, Pr/Pn

5. •
•
PtGt
4πR2 Hedefe Gelen Güç Yoğunluğu (W/m2)
• RKA = lim
𝑅→∞
(Hedeften saçılan elektromanyetik güç)
(Hedeften gelen elektromanyetik güç yoğunluğu)
•
PtGtRKA
4πR2 = Hedeften Saçılan Elektromanyetik Güç (W)
• Pr =
PtGtRKAλ2etNi
(4π)3R4LT
Alıcı antene gelen güç (W)
• Gr =
4πAe
λ2 Anten kazancı ve etkin açıklık ilişkisi

6. Bistatik Radar Avantaj Ve Dezavantajları
Bistatik Radar Avantajları
• Alıcı sistem tamamen pasif durumda olduğu için konumu ve özellikleri tespit edilemez.
• Alıcı sistem pasif olduğu için, maliyeti çok daha ucuzdur.
• Bistatik radar hayalet uçaklara karşı daha dirençlidir, hayalet uçak yapısı gereği radar
ışınlarını monostatik olmayan yani bistatik yöne doğru dağıtacaktır. Multistatik yapı ile
doppler ve uzaklık çözünürlüğü efektif olarak arttırılabilir, aynı zamanda sıfır-doppler
olumsuz durumu ortadan kaldırabilir.
• Devamlı dalga(CW) kullanılabilir, bu doppler çözünürlüğünü arttıracaktır.
• Hedef, alıcı ve geometri yapısına göre sistem performansı monostatik sisteme göre
artabilir.

7. Bistatik Radar Dezavantajları
• Yüksek oranda geometri bağımlıdır. Hedefin coğrafi konumu, onu tespit etmede
olumlu – olumsuz etkiye sebep olabilir. Bu da sistemi güvensiz yapar.
• Alıcı ve verici arasında sürekli senkronizasyonlar yapılmalıdır. Bunlar zaman,
aydınlatıcı sinyal fazı, tarama alanı gibi özellikler olabilir. Bu sistemin
karmaşıklığını arttırır.
• Bistatik yapılandırma için, bazal çizgi üzerinde ve bistatik uzaklığın oluşturduğu
elips çevresinde hedef sıfır-dopplere sahiptir. Bu noktalarda doppler tespiti
yapılamaz.

8. Pasif Bistatik Radar
• Pasif Radar, kendine ait bir aydınlatıcısı olmayan bunun yerine gözlem ortamında
kullanılmakta olan yayın veya iletişim dalgalarını sömüren, bir ya da birden fazla
alıcı sistem içeren kurulum ayarlarına göre hava, deniz ve kara gözlemi
yapabilen bistatik radar sistemidir. Bistatik bir sistem olmasından dolayı, hali
hazırda bu yapının getirdiği avantaj ve dezavantajları yapısında barındırır. Buna
ek olarak, sömürdüğü aydınlatıcıların dalga özellikleri, yayın güçleri ve konumları
ile birlikte bu aydınlatıcılar ile ortaklaşa bir operasyon yürütmediği için standart
bistatik sistemlere kıyasla başka avantaj ve dezavantajlarda edinir.
• Pasif radar sisteminin kullanabileceği yayın veya iletişim dalgaları oldukça
çeşitlidir. Bunlara FM radyo yayını, DVB-T - Dijital karasal TV yayını, 3G/GSM
yayını örnek verilebilir.

9. Pasif Bistatik Radarın çalışma prensibi:
• Uyumlu radar sistemlerinde,gönderilen sinyalin iletim süresi ve dalga formu kesin olarak
bilinmektedir.
• Pasif radarlarda ise bu bilgi tam olarak yoktur,bu yüzden kendisine bağlı bir alıcı referans kanal
vardır. Pasif radarlar çok küçük hedefleri yüksek girişimin varlığıyla farketmektedirler.Bu referans
kanalla,kullandığı her vericiyi gösterir ve dalgayı örnekler.Bu yüzden alıcıda düşük gürültü,büyük
menzil ve lineerlik olmalıdır. Pasif radarın çalışması adımsal olarak aşağıdaki gibi gösterilebilir:
• 1)Vericiden gelen sinyalin kabulü
• 2)Sinyallerin geliş yönünü belirlemek için huzmenin düzenlenmesi ve bant içi güçlü girişimlerin
mekansal olarak reddedilmesi:
• Çoğu pasif radarlar dizi anten kullanır.Bu birçok antenin üst üste binen huzmelerden,daha
düzenli bir uyumlu huzme oluşturmasına olanak sağlar.

10. Pasif Bistatik Radarın çalışma prensibi:
• 3)Gözetlenen kanalda herhangi bir sinyal dönüşünü engelleme amaçlı uyumlu
filtreleme:
• Bazı verici tiplerinin sinyali,daha çapraz korelasyona girmeden
koşullanmalıdır.Bu,sinyalin yüksek kaliteli analog bant geçiren filtre ile
filtrelenmesini ve referans sinyalin kalitesini artırmak için kanal dengeleme
tekniklerini içerir.
• Algılanan menzildeki en önemli limitlenmelerden biri de Sinyal-Girişim Oranıdır.
engellemek için uyumlu filtreleme metodu kullanılmaktadır.

11. Pasif Bistatik Radarın çalışma prensibi:
• 4)Vericiye özel sinyal şartlandırma
• Çapraz korelasyondan önce koşullanma gereklidir.Yüksek kaliteli bant geçiren filtrelerle
sinyal koşullandırılır ve Referans sinyali nerdeyse baştan kurgulanır.
• 5)Referans kanalla gözetlenen kanalın çapraz korelasyonu.Bu özellik sayesinde nesnelerin
bistatik menzili ve Doppler belirlenir.
• Pasif radarların en önemli işlemsel kısmı çapraz ilişkilendirme adımındadır.Bu işlem
uydurulmuş filtre gibi davranır,aynı zamanda da bistatik menzil ve her hedefin ekosunda
Bistatik Doppler kayması sağlar.Genel olarak işaretler doğada gürültüsel haldedir ve
sadece kendileriyle ilişkilidir.Bu durum,hareket eden hedeflerde sorun oluşturmakta
olup,nedeni ekolara yüklenen Doppler kayması dolayısıyla vericiden gelen sinyalle ilişki
kurulamamasıdır.Sonuç olarak çapraz korelasyonda önemli olan,uydurulmuş filtrelerin her
birini farklı Doppler kayması olan hedeflere uygulamaktır.En etkili uygulama yöntemi Ayrık
Fourier Dönüşümü olmaktadır.

12. Pasif Bistatik Radarın çalışma prensibi:
• 6)Yanlış İkaz Oranı şemasının belirlenmesi:
• Hedefler çapraz korelasyon yüzeyinde uyumlu geçiş uygulanmasıyla belirlenmektedir.Bu
durumda Yanlış İkaz Oranı kullanılmaktadır.
• 7)Nesnelerin konumunu,istikametini ve hızını son bir kez yaklaşık olarak hesaplayarak,her
vericideki çizgi takibinin ortaklığı:
• Tek alıcılı tek vericili yapılarda hedefin yerini menzilin eliptik olarak bölünmesiyle
belirlenebilirdi.Ancak menzildeki hata oranları çok farklılıklara sebep olabiliyordu.
• Hedef durumunu tahmin etmenin daha iyi yaklaşımı nonlineer filtre kullanmaktır.
• Çok verici kullanıldığında hedef her verici tarafından algılanılabilir.Bu hedeften gelen bilgi farklı
menzillere ve Doppler kaymasına sahipmiş gibi gözükür.

13. Pasif Bistatik Radara Ait Literatür Çalışmaları
• İlk çalışmalar 1960lı yıllara dayanmaktadır.
• 1986- M.C Jackson tarafından ilk bistatik radar geometrisi yayını yayımlanır.
• 1986- H.Griffiths tarafından televizyon temelli deneyler yapılmıştır.Doppler
ölçümü sağlanmıştır.
• 1996 – Birleşik Krallıkta Howland tarafından mesafe ölçümünü de yapabilen
televizyon bazlı deneyler gerçekleştirilmiştir
• 2001- Howland’in Pasif Bistatik Radarı FM radyo üzerine uyarlaması ile 150 km
uzaklıktaki hedefler tespit edilebilmiştir.
• 2009 itibariyle – USRP yazılım tanımlı radyo ile FM bazlı hava gözlem radar
geliştirmeleri

14. Dalga
Formları
• FM Radyo
• Analog Televizyon
• Dijital Radyo ve TV
• GSM
• Diğer (GPS, DBS, IRIDIUM…)

15. Referans Sinyal Ve Girişim
• Pasif radar, hedef tespiti için yakalamış olduğu doppler efektine uğramış eko sinyali ile
orijinal sinyalin korelasyonu ile yapmaktadır. PBR sistemlerde ise, alıcı sistem orijinal
sinyalin kendisine ihtiyaç duymaktadır. Bunu aşabilmek için sistem bir referans
alıcı ile aydınlatıcıdan yayılmakta olan orijinal sinyali doğrudan yakalamak
zorundadır.

16. Geliş Açısı Kestirimi
• PBR sistemi ekonun geliş açısını hesaplamak zorundadır. Bu birbirine belirli
uzaklıklarla yerleştirilmiş anten dizileri ile sağlanır. Anten dizisine belirli açıya
düşen eko dalgaları, bu dizi elementleri arasındaki uzaklığa göre farklı fazlarda
olacaklardır.
• Pasif radar, hedefin yön bilgisini bulabilmesi için minimum 2 anten elementi
içeren bir alıcı sistem, sinyalin doğrudan halini yakalayan bir referans anten
içermek zorundadır.

17. Avantajları
• Düşük maliyet ve özel verici gereksinimi yoktur.
• Donanım değişikliği yapmadan sistem ön tanımlamaları değiştirebilir, hızlı
güncellenebilirler.
• Aydınlatıcı bir sisteme sahip olmadığı için pasif radar ünitesi anti-radyasyon
füzelerine veya benzeri takip sistemlerine dirençlidir.
• Kullanabileceği frekans bandı çok geniş olduğu için, özel malzeme ve boyama
teknikleri ile hedef gizlenemez, gizli hedefleri algılayabilirler ayrıca anti-elektronik
sistemlere, jammer gibi, dayanıklıdır.

18. Dezavantajları
• PBR sistemlerin en büyük dezavantajı, alıcı sistemin orijinal sinyalin kendisine
ihtiyaç duymasıdır.
• Sinyalin doğrudan yollarla kontrolü mümkün değildir.
• Karmaşık bir geometriye sahiptir.
• Çok gelişmemiş olup, standartları belirlenmemiştir.
• Performansı konusunda yetersizlikleri vardır.

19. Günümüzdeki Çalışmalar
• Pasif ISAR (Inverse Syntetic Aperture Radar) ile yüksek çözünürlüklü hedef
görüntüleme
• İyonosfer yansımalarını kullanarak uzun menzilli pasif radar sistemi geliştirme
• Birden çok sistem ve birden çok frekans kullanarak hedef kimliğini belirleme
gibi konulara yoğunlaşılmıştır.
Türkiyede pasif radar çalışmaları daha çok askeri alanda özel şirketler ve TÜBİTAK
arasında yürütülmektedir. Akademik alanda ise oldukça sınırlı olarak çalışmalar
yapılmıştır.