Hareketli Hedef Tespit Radarlari

T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ HABERLEŞME SİSTEMLERİ ÖDEVİ

HAREKETLİ HEDEF TESPİT RADARLARI

Hazırlayan: OSMAN TOKER 030207033

1

İÇİNDEKİLER Radar Nedir………………………………………………………..…………..1 Radarın Çalışma Prensibi…………………………………….…………….2 Radar Sinyallerinin Özelliklerini Etkileyen Parametreleri….………………3 Ülke Savunmasında Kullanılan Radarlar………..……………………….....5 Ulusal Gözetleme Ağları ve Yeni Radarlar…………..…………….……….6 Saldırı Durumunda Kullanılan Radarlar....................................................7 Hareketli Hedef Algılayıcı Radarların Savaş Uçaklarında Kullanılması…7 Radar Hedefleri…………..……………………………………………………9 Savaş Uçaklarında Kullanılan Diğer Radarlar…………..………………...12 Hava Kontrolünde Kullanılan Radarlar…………….……………………....18 Radar Bilgi İşlem Sistemleri……………………………..………………….19 Radarın Çözünürlüğü……………………………..…………………………20 Kaynak………………………………………………………..………….……22

2

RADAR NEDİR RAdio Detection And Ranging kelimelerinin baş harflerinden oluşur. Cisimlerin mesafe, istikamet ve/veya yükseklikleri hakkında bilgi sağlayan radyo tarama (hedef bulma) cihazıdır. Günümüzde RADAR terimi iki tip cihaz için kullanılmaktadır: • Primary Surveillance Radar (PSR) : Sadece yer cihazları yardımıyla çalışır. • Secondary Surveillance Radar (SSR) : Hava ve yer cihazlarına ihtiyaç duyar.

RADARIN TARİHÇESİ 20. Yüzyılın başlarında radyo dalgalarının özellikleri ve uygulama prensipleri konusunda çalışmalar başladı. Araştırmalar esnasında radyo dalgalarının bir kısmının objelere çarparak geri döndüğü fark edildi. İki Dünya Savaşı arasında, ağır silahların ve uçaksavar bataryaları için hedef mesafelerinin ölçümünde kullanılması için çalışmalar yapıldı. 1939 yılında ilk radar ekranı yapıldı, 1940 yılında ilk radar istasyonu kuruldu. O yıllarda radar transmitter ve radar receiver istasyonları farklı yerlerde kurulmaktaydı. Radarın ilk olarak kullanılma amacı; düşman uçakları tespit edildiğinde, kendi uçaklarının acil olarak havalanması ve radar yardımıyla düşman uçaklarının gösterilmesiydi. II. Dünya Savaşından sonra birçok ülke radarı inişteki uçaklara yardımcı olmak maksadıyla kullanmaya başladı. Hava Trafik Kontrolörleri kötü hava şartlarında uçaklara yol gösteriyordu. İlk sivil radar meydan civarındaki iniş ve kalkışlara hizmet vermek maksadıyla kullanılmaya başlamıştır (ASR- Aerodrome Surveillance Radar). Daha sonra Standard manuel kontrol genel olarak devam etmesine rağmen 30- 50NM gözetleme kapasitesine ulaşan radarlar sayesinde yaklaşma kontrol hizmetlerinde radar kullanılmaya başladı. Birçok noktaya radar istasyonu kurularak radar en-route hizmetinde de kullanılmaya başladı. Ancak, hava sahasında birbirine benzeyen bir çok hedef karışıklık yaratmaya başlayınca ve onların takibi zorlaşınca; uçakları daha kolay tanımlama ve uçuş seviyelerini görebilme imkanları geliştirildi. PSR Radarına ek olarak SSR Radarı da geliştirilmeye başladı.

3

RADARIN GENEL ÇALIŞMA PRENSİBİ Elektromanyetik Dalga ve Yansıma Bütün radar sistemlerinin temel çalışma prensibi cisimlerin radar istasyonuna olan mesafesini ve konumunu radyo sinyallerinin (elektromanyetik dalga) cisme çarpıp geri dönmesiyle hesaplanarak bulunmasıdır. Işık hızı ile hareket eden radyo dalgalarının

hızı

162.000

NM/sn.(300.000

Km./sn)

dır.

Pratik

olarak

160

NM/milisaniye kabul edilir. Bir radyo dalgası istasyon ile hedef arasındaki mesafeyi gidip geleceğinden Hedefin Mesafesi=(Radyo Dalgasının Sürati)X(Gidiş-Dönüş Zamanı/2) olacaktır. Antenin o andaki yönü de uçağın istikametinin belirlenmesine yardımcı olur. Radar parçalarının görevlerini anlatmak için, bir kişinin dağın önünde durarak yüksek sesle bağırması ve sesin dağdan yansıyarak geri dönmesi örneğini verebiliriz; _ Bir kişi dağın önünde durur, avuç içleriyle ağız kenarında koni yaparak yüksek sesle bağırır. Sesinin azalarak dönen ekosunu (mesafeye bağlı olarak) bir süre sonra duyar, _ Bir kişi sesin çıktığı zamanla, dağdan dönen ekonun arasındaki zamanı hesaplar, bu zamanı ikiye böler ve sesin sürati ile çarparak dağların mesafesini bulabilir. Radar Sistemleri de basit olarak bu yöntemle çalışır: o Transmitter (Gönderici) : Çok yüksek güçte elektromanyetik dalgalar göndererek en uzak mesafelerdeki, en küçük hedeflere dahi ulaşmaya çalışır. o Receiver (Alıcı) : Geri dönen echo’ları denetler. o Reflector : Elektromanyetik dalganın gönderildiği ve alındığı o an taranan yönü belirler. o Triggering (Tetikleme) : Daha güvenli bir sonuç almak için gönderme ve alma arasındaki dinleme sürecini belirler.

4

Radar sinyallerinin özelliklerini etkileyen parametreleri Radar sinyallerinin ölçülmesi ile elde edilen geri saçılım katsayı değerleri, taraması yapılan yüzey hakkındaki bilgiyi ifade eder. Bu değerler, a) Radar teknolojisinin gözlemsel parametreleri yani frekans, polarizasyon ve gelme

açısı

ile,

b) Yeryüzünün fiziksel parametreleri yani pürüzlülük oranı, geometrik şekil ve hedefin dielektrik özelliklerinin fonksiyondur. 1.Frekans Radar

mikrodalga

frekansı,

arazi

örtüsünün

altına

inilebilecek

derinliğin

anlaşılmasında ve yüzey pürüzlülüklerinin göreli olarak ölçümlendirilmesinde kullanılır. İnilebilecek derinlik dalga boyunun uzunluğunun artması ile doğru orantılıdır. Örneğin, ormanlık bir arazide X-bandı (3 cm) ile ağaçların üzerindeki yapraklardan, L-bandı (23 cm) kullanılması ile ağaç dallarından bilgi elde edilebilir. Fakat burada dikkatle üzerinde durulması gereken su ve nem oranıdır. Çünkü mikrodalgalar su ve ıslak yüzeylerden birkaç milimetreden fazla derinliğe geçemezler. 2.Polarizasyon Polarizasyon basit olarak, elektromanyetik dalganın bir bileşke parametresi olan elektrik alanının oryantasyonunu ifade eder. Radar tekniği ile yatay ve düşey polarize olmuş sinyaller üretilir ve kayıt edilir. Sistem aynı veya farklı polarizasyondaki sinyalleri gönderip, geri almaya göre de ayarlanabilir. En çok kullanılan polarizasyon kombinasyonları HH, VV, HV ve VH dır. birinci harf gönderilen polarizasyon tipini, ikincisi ise geri alınanın tipini gösterir. Örneğin, CHV, C bandında (3 cm) yatay gönderilen sinyallerin (H) düşey olarak (V) geri alınmış olduğunu ve bu konfigürasyon üzeriden görüntünün meydana getirildiğini ifade etmektedir. Ayrıca polarizasyon, yüzeyin farklı seviyelerinden bilgi edinilmesinde kullanılabilir. (Örneğin; bitki formları ve dağılımlarının anlaşılması)

5

3.Gelme Açısı Bu açı, sinyallerin gönderilme yönü ve çarpma yüzeyinin normali arasındaki derece ile ifade edilir. Açının artması veya azalması yüzeydeki nesnelerden yansıyan sinyallerin kuvvet değerlerinin de değişmesine neden olur. 4.Yüzeyin

geometrisi

ve

pürüzlülük

özelliği

Yüzeydeki pürüzlülük göreli bir kavramdır ve radar anteni ile gönderilen mikrodalga sinyallerinin ayüzeyle yaptığı gelme açısıyla doğrudan ilişkilidir. Bu sinyaller yüzeyin geometrisi ve dielektrik özelliklerine bağlı olarak değişik yönlerde yansırlar. Yansıma sonucu geri dönen sinyal sayısı gönderilen sinyal sayısına ve kuvvetine göre çok daha azdır. Bu bakımdan yansımaların şiddeti düşük ölçülür. Buna paralel olarak da radar görüntüsü üzerindeki parlaklık ton derecesi düşer. Karasal yüzeylerdeki karakteristik şekil ve geometrik farklılıklar pürüzlülüğün oranını artırır. Geri dönen sinyallerin sayısı ve kuvveti ile birlikte parlaklık derecesi yüksek değerlerde algılanır. Deniz ve göl yüzeyleri meteorolojik etmenler (yani, rüzgâr, yağış gibi) dışında sakin ve pürüzsüz ortamlardır. Genelde radar görüntüsünde karanlık tonda ve düzgün olarak gözükürler. Rüzgârlı bir havada dalgaların yaratacağı geometri ve yüzeyin hareketliliği,

geri

yansımayı

fazlalaştırır,

parlaklık

artar

ve

neticede

radar

görüntüsünde açık gri tonlar belirli dokuda yaygın olarak gözükür. 5.Yüzeyin

nemi

ve

ıslaklık

özelliği

Yer yüzeyini kaplayan doğal örtü çeşitliliğinin (bitki-toprak, kayalar gibi) elektrik özelliklerinin ölçümü ile elde edilen değerler dielektrik sabiti ile ifade edilir. Temelde iki karakteristik değişken özelliği vardır; geçirgenlik ve iletkenlik. Bunlardan iletkenlik, nem oranıyla çok değişir. Örneğin doğal kuru yüzeylerde 3 ile 8 arasında büyüklükte olan iletkenlik, suda en az 10 kat yüksek, yaklaşık 80’dir. Sonuçta radar sinyallerinin yüzeyle etkileşimi nem ve ıslaklıkla orantılı olarak artar veya azalır. Elektromanyetik dalganın bir yüzeyin altına geçerek alt yüzeydeki nesneden yansıyabilmesi yüzeyin ıslaklık ve nem oranı ile ters orantılı olması anlamına gelir.

6

HAREKETLİ

HEDEFİ

TESPİT

RADARLARINI

3

ANA BAŞLIK

ALTINDA

TOPLAYALIM: •

ÜLKE SAVUNMASINDA KULLANILAN HAREKET ALGILAYICI RADARLAR

•

SALDIRI

DURUMLARINDA

KULLANILAN

HAREKET

ALGILAYICI

RADARLAR •

HAVA TRAFİK KONTROLÜNDE KULLANILAN RADARLAR

1. ÜLKE SAVUNMASINDA KULLANILAN HAREKET ALGILAYICI RADARLAR RADARLARIN ULUSAL SAVUNMA AĞINDAKİ YERİ Teknolojinin gelişimine

bağlı

olarak savunma stratejileri de günden güne

değişmektedir.Yüzyılın başında karada uzun savunma hatları oluşturmak ve olası düşman hareketlerine karşı mevzi almak belirleyiciyken, ikinci dünya savaşıyla beraber tank ve uçakların etkinliği ön plana çıkmıştır. Son on yılda ise (özellikle körfez ve Bosna savaşlarından sonra) her biri akıllı bilgisayarlarla donatılmış taktik, balistik ve nükleer füzeler gündeme gelmiştir.Ulusal savunma stratejileri ülkelerin bulundukları coğrafi bölgelere, komşu ülkelerin siyasi,ekonomik ve kültürel yapılarına ve uluslararası konjektüre bağlıdır. Örneğin, iki tarafı okyanusla (doğal güvenli sınır) kaplı olan Amerika Birleşik devletleri yada Kanada gibi ülkelerin savunma anlayışları ve stratejileri, Türkiye yada İsrail gibi dört bir yanı sorunlu ülkelerle çevrili ülkelerden çok farklıdır. Bununla birlikte bütün ulusal savunma stratejilerinde belirleyici duruma gelen elektronik harp ve elektronik savunmadır. Artık ülkeler tüm savunmalarını belli merkezlerden 24-saat, kesintisiz kontrol edebilecek gözetleme, izleme,kontrol etme, karar verme, savunma silahlarını uzaktan kumanda edebilme gibi kavramlar üzerine oturtmaktadırlar.Günümüzde ulusal savunma denince öncelikle akla sınırlarımızın denizden, karadan, havadan ve hatta denizaltından 24-saat kesintisiz gözetlenmesi ve kontrol edilmesi gelmektedir. Çok algılayıcı tümleşik gözetleme, kontrol ve atış destek sistemleri bu kavramın birer parçalarıdır. Silahlı Kuvvetlerin yürütülmekte olan ADOP2000 (KKK), Uzun Ufuk (DzKK) ve NATO ve Ulusal Güvenlik Şemsiyesi (HKK)

7

benzeri çalışmaları bu kapsamda ele alınacak projelerden sadece bir kaçıdır.Tüm bu projelerde ortak nokta, gözetleme, kontrol ve atış destek işlevlerinin değişik radar sistemleriyle kapsanmış bir bölgede 24-saat kesintisiz yapılabilmesidir. Uzun menzilli taktik-balistik füzeler ve normal hava tehditleri için bugün kullanılan mikrodalga radarları

genelde yeterli olurken, çok alçaktan (100m'nin altında) uçan ve akıllı

sensörler ve sayısal haritalarla araziyi adeta yalayarak izleyen ve radarlara görünmeden hedefe kadar yaklaşabilen CM (kurüz)füzeleri ve UAV'ler (insansız hava araçları) hava savunmasında büyük bir tehlikedir.

ULUSAL GÖZETLEME AĞI ve YENİ RADARLAR HF ve VHF radarları günümüzde denenme aşamasından uygulama aşamasına geçmiş geniş kullanım potansiyeline sahip ve ucuz imal edilebilecek sistemlerdir. Özellikle Türkiye gibi eğitim ve sağlık harcamalarından kesinti yapma pahasına savunmasına büyük bütçelere ayırmak zorunda olan ülkelerde HF ve VHF radarlarının kullanımı sadece işlevsel amaçlarla değil büyük bütçelerde önemli tasarruflara olanak sağlaması açısından da son derece önemlidir. Örneğin iki adet yer dalgalı HF radarı ile neredeyse Akdeniz girişi (yani Girit bölgesi) dahil Ege Denizi'ndeki kritik bölgelerin tümü kapsanabilmektedir. Geliştirilmekte olan Uzun Ufuk Deniz Gözetleme Sistemi içerisinde, başlangıçta (1993) mikrodalga radarlarını, özellikle ada arkalarındaki kör bölgeleri kapsayabilmesi nedeniyle, takviye edici bir rol biçilen yer dalgalı HF radarları son yıllardaki ARGE çalışmalarına paralel olarak birincil algılayıcı olarak da kullanılabileceklerini göstermişlerdir. Bu nedenle, yerde sabit ve havada hareketli platformlara konumlanan birçok mikrodalga radarlarının kapsaması iki yer dalgalı HF radarı ile elde edilebilir duruma gelmiştir. Her ne kadar yer dalgalı HF radarlarının çözünürlükleri mikrodalga radarları kadar olamasa da güçlü yazılımlarla kabul edilebilir performanslar elde edilebilmektedir. Şekilde gösterildiği gibi, yer dalgalı HF radarları sabit yerleşimde olabileceği gibi, gemiye monteli ve denizde hareketli platformlarda da çalışabilmektedir.

8

İkişer adet yer dalgalı HF radarı kullanarak, toplam altı adet radar ile tüm kıyılarımız, üstelik Birleşmiş Milletler UNCLOS (United Nations Convention on the Law of the Sea) anlaşmasında belirtilen 200nm açıklara dek kapsanabilmektedir.

2.SALDIRI DURUMLARINDA KULLANILAN HAREKET ALGILAYICI RADARLAR HAREKETLİ

HEDEFİ

TESPİT

RADARLARININ

SALDIRI

DURUMUNDA KULLANILMASI SAVAŞ UÇAKLARINDA KULLANILMASI Havadan Havaya Radar Modları Savaş

uçaklarında

ana

modlar(master

mode)

ve

altmodlar

(submode) vardır.Bütün radar modları bu kavramlarla kontrol edilir. Bir radar modundayken

bunun farklı özellikteki altmodlarına

geçebilirsiniz.ACM ana modundayken (master mode) ,radar kalıbını önemle ölçüde değiştiren altmodlarıa geçi yapmanızı sağlar. ACM ACM radar modu F-16 nın silah doğrultmak için kullanılan moddur. BVR radar modları da aynı şeyi yapar, hedefi bulmanıza yardım etmek için de kullanılırlar. Bu ACM modunda öyle değildir. Çoğu durumda, ACM modunu kullanırken, hedefi zaten görüyorsunuzdur ve radarı bir füzeyi doğrultmak ve ateşlemek için kullanırsınız. F-16 da 4 ACM altmodu vardır. Bunlar belirteçleriyle birlikte radar MFD sinde bir listede gösterilir.

9

Boresight ACM Altmodu Bütün bu ACM modları hedefe HUD kullanılarak yöneltilirler. Boresight altmodu radar ışınını jetin burnundan dümdüz dışarı doğrultur. Boresight altmoduna girdiğinizde, HUD radar ışınını temsil eden bir boresight haçı gösterir. HUD sembolojisiyle radar scan sistemiyle Boresight altmodunu göstermektedir. Hedefe kilitlendiğinizde,hedefin trafında bir TD (Target Designator,hedef belirleyici)kutusu

Hedef

hala

kilitli

olduğu

halde

HUD

un

dışındaysa,TD kutusu haç oluşturan bir yer belirleme çizgisine dönüşür. Bu yer belirleme çizgisi hedefi gösterir. Boresight, kesin olduğu için en yaygın kullanılan ACM modududur. En sıkı tarama modu olduğu için istenen hedefe tam olarak kilitlenebilirsiniz. Slewable ACM Submode(Hareketli ACM Altmodu) Bu ACM altmodu kaydırılabilir ve hareket ettirilebilir. 20X60 lik alanın taranmasını sağlar. Bu moda girdiğinizde, HUD Boresight modundakine benzeyen bir dikey haç gösterir. Fakat büyük bir fark vardır. Hareketli ACM altmodunda (Slewable ACM submode), haçın yanında bir daire belirir. Bu 20x60 lık taramayı temsil eder. Şekil 13-7 bu radar taramasını ve ilgili HUD sembollerini göstermektedir. Bu radar altmodu çok kullanışlıdır. Her zaman

gördüğünüz

hedeflere

diğer

kilitlenmek

için

kullanılmadığı

için

ACM

altmodlarından çok farklıdır. Aslında, bu bir hedef görmediğiniz zaman da normal olarak kullanılan bir ACM modudur. Örneğin, diyelim ki bir hedefi yeni bombaladınız ve dönüyorsunuz eve gideceksiniz. Siz bu dönüşü yaparken etrafta düşman uçağı olup olmadığını yani içine doğru uçacağınız hava parçasının güvenli olup olmadığını tarar.Tarama modu kalıbını seviyeden , uçuş yolunuzun üstüne sonra HUD un bir tarafına ve diğer tarafına doğru kaydırarak

tam

bir tarama

yapabilirsiniz.

Ama

bunu

yavaş

yapmalısınız. Bu tekniği kullanarak size yakın olan kötü adamları temizlemek için kullanabilirsiniz. Şimdi radar modunu hedef

10

aramak için daha uzun bir menzile (non-ACM) çevirebilirsiniz. Hareketli ACM nin diğer bir kullanılışı RWR (Radar Warning Receiver) ile olur. Bu bir düşman uçağı yakınınızdayken ve burnunuzun ±60° lik azimuth derecesinde kullanılır.Bu durumda, hedefi bulmak için hareketli Acm modunu kullanılır. HAVADAN YERE RADAR GÖSTERGESİ Savaş uçaklarının bir kısmında havadan yere radarın 3 ana temel modu ve sayısız alt modu vardır.Bu üç ana mod, GM (yer haritası), GMT (yerde hareket eden hedef) ve deniz modudur. Bu modların hepsi farklı tip hedefler bulduğu halde aynı radar göstergelerine sahiptir. GM, ilk moddur ve hareketsiz sabit hedefleri bulmak için kullanılır. GMT kamyon ve tank gibi hareket eden hedefleri bulur. GMT de köprü ve bina gibi hareketsiz hedefler görünmez(deniz) radar dışında tamamen GM gibidir, gemileri bulur. HAVADAN YERE RADAR IŞIKLI GÖSTERGELERİ Radar ışıklı göstergeleri teleskopta sahada hedefi işaret etmek göstermek doğrultmak ve izlemek için kullanılır.Havadan yere ışıklı göstergeler havadan yere radarın izleme işaretini oluşturmak için kesişen uzun, yatay ve dikey çizgilerden oluşur. Bu radarların çalışması, havadan yere radarınızla bir hedef buluyorsunuz ve ona kilitleniyorsunuz Devreye soktuğunuz bir Maverick füzeniz varsa bu füze, hedefte bulunan füze arayıcı başlığa doğrultan havadan yere radar ışıklı göstergelerinin kontrolü altına girebilir. Daha sonraki belirli eğitim uçuşları havadan yere radarın bütün sistemlerle kullanımını verecektir.

RADAR HEDEFLERİ Radar hedefleri teleskopta parlak noktalar olarak görünür. GM modu sadece binalar yada köprüler gibi insan yapımı nesneleri

11

görebilir.GMT modunda, radar sadece tank ve kamyon gibi hareket eden nesneleri görür, Deniz modunda radar sadece gemileri görür. Hedefler bir kere radar teleskobunda görüntülendiğinde tamamını takip edebilir ve havadan yere silahları onlara doğrultabilirsiniz.

Savaş Uçaklarında Kullanılan Radarlı Füzeler AIM-120 AMRAAM Bu radar güdümlü füze, Amerikan envanterindeki en öldürücü havadan havaya füzedir. 1980 lerde Amerikan Hava Kuvvetleri tarafından geliştirilmiş, şimdi donanmada ve deniz Corps jetlerinde ve bir çok müttefik devletin savaş uçaklarında da bulunan bir füzedir. AIM-7 sparrow Bu radar güdümlü füze, ilk olarak 1960 larda F-4 Phantom silah sisteminin bir parçası olarak tanıtılmıştır. O zamandan beri Sparow F-14,F-15,F/A-18

ve

F-16

savaş

jetleri

için

değiştirilmiş

ve

geliştirilmiştir. AMRAAM (kodadı

“Slammer”)

füzelerinin

anahtar

özelliği

fırlat

bırak

yeteneğidir. AIM-7 Sparrow füzeleri (AIM-120 in yerini aldığı)füzenin aldığı tüm yol boyunca hedef üzerinde kilitli kalmak için avcı gerektirmektedir AIM-120 ile füzeyi ateşleyebilir ve füzenin TOF u (uçuş

süresi)

kırabilirsiniz. Bu (öldürme

boyunca

belirli

bir

noktadaki

radar

kilidini

size savaşı bırakma ya da füzenin Pk sına

ihtimaline)

zarar

vermeden

başka

bir

hedef

arayabilirsiniz. Bu yetenek size eski tip AIM-7 füzeleri taşıyan diğer savaş uçaklarının karşısında önemli bir avantaj verir.

12

AMRAAM füzelerinin burnunda hedefe kilitlenen bir radar vardır. Bu radar F16 daki radardan daha küçük olduğu için hedefi F-16 radarı kadar uzağa izleyemez. Bu yüzden önce F-16 hedefi bulur ve AIM-120 yi, AIM-120 nin küçük radarının hedefi yakalayabileceği en yakın noktaya güdümlendirir. Füze bu noktaya geldiğinde özerkleşir ve F-16 dan başka yardım almadan hedefe güdümlenir. FÜZE GÜDÜMÜ Hem SAMs hem de AAMs füzeleri hedeflerine yönelmek için ya radar

ya

da

IR

(Infrared)

kullanırlar.

IR

sistemleri

hedefin

motorunun ürettiği ısıya yönelirler. Füze, uçak motoru egzozundan gelen ısıyı takip edebilen bir arayıcı başlığa sahiptir ve füze fırlatıldıktan sonra otonom bir şekilde hedefe yönelir. Bu nedenle bütün IR füzelerine fırlatıldıktan sonra atışçıdan başka veri almadığı için fırlat ve bırak füzeleri denir. Radar füzelerinin genellikle ateşleme platformundan güdüm emri ve yönlendirme alması gerekir. Radar füzelerinin bu kuralıyla ilgili çok az istisna vardır.İki temel radar füzesi tipi vardır: Kumanda güdümlü ve yarı aktif füzeler. Kumanda güdümlü füzeler ateşleyici radar hedefi izlerken ateşlenir ve füzeye hedefe doğru uçarken güdümlenme emri gönderilir. Şekil 28-1 güdümlü füzelerin nasıl çalıştığını göstermektedir.

Diğer radar füzesi tipi yarı aktif güdümlü füzelerdir. Bu tip füzeler hedefe yönlenmek için yansıtılan radar enerjisi kullanırlar ve 13

ateşleyicinin gönderilmek için güdüm emirlerine ihtiyacı yoktur. Ateşleyici sadece dalga radar ışını ile hedefi izler. Radar enerjisinin yaydığı ışın sanki görünmesi için hedefi aydınlatan bir spotlambası gibi çalışır. Şekil 28-2 yarı aktif güdümlü füzelerin nasıl çalıştığını göstermektedir.

Başka bir radar güdüm tekniği güdüm emri ve aktif radar kombinasyonunu kullanır. AIM-54 Phoenix, AIM-120 AMRAAM ve Rus yapımı AA-10C Alamo bu sistemi kullanır. Bu havadan havaya füzeler fırlatılır ve kendi radarları ile hedefi izleyecek kadar yaklaştıklarında güdüm emri alırlar. Bu noktada füze otonom bir davranış gösterir ateşleyici uçaktan daha fazla yardım almadan kendisi güdümlenir. Şekil 28-3 bu füzelerin nasıl güdümlendiğini göstermektedir.

Bir savaş uçağı bir havadan havaya füzeden daha büyük bir radar taşıyabilir, hedefleri çok daha uzak mesafelere kadar izleyebildiği için bu tip güdüm düzeni gereklidir. Ayrıca füzedeki radara jetteki radar kadar uzağı takip edemeyeceği için tek yönlü bir yolculuk yapar.

14

Savaş Uçaklarında Kullanılan Diğer Radarlar GCA (Ground ControT Approach) Genelde askeri amaçlı uçaklarda kullanılan, yerden kontrolör yardımıyla uçağın piste inişini sağlayan radar sistemidir. Uçak piste ininceye kadar pilot, kontrolörün verdiği talimatlar doğrultusunda hareket eder. Kontrolör ise radar ekranından elde ettiği bilgilerle gerekli yönlendirmeyi yapar. Sistemin SRE ve PAR olmak üzere iki alt elemanı vardır:

1. SRE(Surveilance Radar Equipement): Terminal sahası içersindeki uçağı PAR menzline girinceye kadar Havaalanına yaklaştırır. Çalışma frekansı olarak 2,7 GHz. ve 2,9 GHz. seçilmiştir. 360° dönme kabiliyeti vardır ve dakikada 10-15 tarama yapar. Yerden itibaren 30°' lik bir bölgede yatay olarak 25 NM, düşey olarak 10 000 ft' e kadar yayın yapar. Verici gücü 100 kw

mertebelerindedir.

Hata

toleransı

mesafede

150

m,

yönde

2°

düzeyindedir.

2. PAR(Precision Approach Radar): Yaklaşma hattına merkezlenmiş bir ekran üzerinde uçağın uzaklığı, yönü ve pozisyonunun görüntülenmesini sağlıyan bir radar sistemidir. Bu sayede kontrolör ekrandan gördükleri doğrultusunda uçak piste ininceye kadar pilota kılavuzluk eder. PAR, pist başından 1000-1500 m içeriye ve pist orta çizgisinden 150 m yana yerleştirilir. Çalışma frekansı 9-9,3 GHz seçilir. Verici gücü 40 kW tır. Menzili 10 NM. mertebelerindedir. Dikey olarak yere göre -1 ile 6°, düşey olarak ise pist orta hattına göre ± 10° arasındaki bir hacimde düşey ye yatay taramalar ile uçakların yeri ve uzaklıkları saptanır. SRE' ye göre hata toleransları gök daha düşüktür, yani daha doğru ve hatasız bilgiler elde etmek mümkündür. GCA sistemi ile ILS Cat I yaklaşma minimalarını yakalamak mümkündür.

Avantajları:

15

•

Uçak üzerinde hiçbir ek teçhizat gerektirmez.

•

Hava koşularından etkilenmez

•

Kalıcı bir kalibrasyona sahiptir

•

Sistemin taşınabilir olması, istenen yerde kullanılabilmesine ve kolayca kurulabilmesine olanak sağlar.

Dezavantajları: •

Sistemin performansı büyük ölçüde insan faktörüne bağlıdır

•

Pilot ile kontrolör arasında sorumluluğun paylaşımı söz konusudur

•

Telsiz haberleşmesi ile bilgi iletişimi, bilgi süreksizliğini doğurur

•

Sistem oldukça pahalı ve karmaşıktır.

OMEGA Asker amaçlı olarak A.B.D. tarafından 1982 yılında kurulmuş ve uzun menzilli uçuşlarda uçağın dünyanın neresinde olduğunu bildiren bir radyo seyrüsefer yardımcısıdır. Duyarlı bir sistem olması sebebiyle sivil uçaklar tarafından da tercih edilmiştir. VLF bandında yayın yapan OMEGA sisteminin, dünyanın çeşitli yerlerinde ve birbirinden uzakta 8 tane yer istasyonu vardır. Çalışma Prensibi: OMEGA, bir hiperbolik sistemdir. 8 istasyondan sinyalleri en iyi alınan üç tanesinin referans alınmasıyla bulunan iki hiperbolün kesim noktalarından uçağın yeri saptanır. Bu işlem uçak bordosundaki ONS (Omega Navigation System) denilen bilgisayar sistemi yardımıyla yapılır. 8 istasyonun birbirinden ayırılabilmesi için 10.2 kHz. 1 3,6 kHz ve 11,33 kHz te üç ayrı frekans seçilmiştir. Her bir istasyon, belirli aralıklarla ve belirli sürelerde bu üç farklı frekanstaki sinyalleri yayınlarlar. Her bir istasyonun yayın zamanı ve frekansı

farklılık

gösterir.

Bu

sayede

sinyalin

hangi

istasyondan

geldiği

saptanabilir. 10 sn.lik süre zarfında tüm istasyonlar yayınlarını tamamlamış ve ikinci 10 sn. lik periyot başlamış olur. Menzil ve Hata Payı: İletimde yer dalgaları hakimdir. Menzil 10.000-15.000 km ye kadar ulaşır. (Yerin yapısına ve güce bağlı olarak). Hata toleransı birkaç NM'den azdır.

16

Avantajları: •

ONS sistemi sayesinde dünya üzerindeki yeri yanında hızını ve uçuş yönünü de saptamak mümkündür.

•

Aynı amaca hizmet eden INS sistemine göre daha ucuz, bakım giderleri düşük ve daha güvenilirdir.

•

Özellikle okyanus aşırı uçuşlarda kullanılabilir.

OMEGA gibi uzun menzilli uçuşlarda kullanılan bir diğer sistem ve LORAN (Long Range Navigation) radyo seyrüsefer yardımcısıdır. Çalışma prensibi ve özellikleri OMEGA' ya benzer ve aynı amaca hizmet eder. Radyo Altımetre Radyo dalgaları vasıtasıyla uçağın gerek yüksekliğinin bulunması amacına hizmet eder. Uçaktan düşey olarak gönderilen dalganın yerden yansıyıp dönme süresinin ölçülmesi ve buna bağlı olarak da uçağın irtifasının bulunması prensibine dayanır. Küçük boyutlu verici ve alıcı antenleri uçak gövdesi veya kanatları altına yerleştirilir. İki türü vardır. •

Yüksek irtifa radyo altimetresi: Düz uçuşlarda, seyrüsefer sırasında kullanılır. İletimde darbe modülasyonu söz konusudur. Sinyalin gidiş-dönüş süresi ölçülerek h=c.t/2 formülü ile irtifa bulunur. 200 ft ile 50 000 ft arasındaki yükseklikleri ölçebilir. Hata toleransı ± 50 ft. tir.

•

Alçak irtifa radyo altimetresi: Daha gök aletli yaklaşmalarda kullanılır. Darbeler irtifalarda

yardımıyla darbelerin

doğruluğunu

sınırlar.

gidiş-dönüş genişliğine Bu

nedenle

süresinin bağlı de

ölçülmesi,

olarak,

iletimde

özellikle

yapılan frekans

alçak

ölçümlerin

modülasyonu

kullanılmış ve bu problem ortadan kaldırılmıştır. Çalışma frekansı 4200 4400 MHz arasında seçilir. Verici gücü 0,5 W ve menzili 2500 ft tir. 0-500 ft arası hata pay ± 2 ft, 500-2500 ft arası hata payı ise irtifanın ± % 5' i kadardır. Görüldüğü gibi yüksek irtifa radyo altimetresine göre çok daha duyarlıdır. GPWS (Ground Proximity Warning System)

17

Uçak üzerinde bulunan, pilotu yere gereğinden fazla ve tehlikeli bir şekilde alçaldıklarında, inişe geçildiğinde belli bir yükseklikte iniş takımlarının açılması unutulduğunda uyaran bir sistemdir. Uyarı sesli ve ışıklı olabilir. Radyo altimetre cihazından yola çıkılarak geliştirilmiştir. GPWS cihazı pilotlara alçalmalarda, inişlerde, düz uçuş ve kalkışlarda önemli bir kolaylık sağlamaktadır. Uçağın kalkışından itibaren otomatik olarak çalışmaya başlaması ve pilotu uyaran alarm sesinin ancak uçağı yükseltmekle giderilebilmesi; uçağı emniyeti açısından büyük bir garanti sağlamaktadır. Teknik özellikleri. alçak irtifa radyo altimetresi ile aynıdır GPS (Global Positioning System) Amerika Birleşik Devletleri Savunma Dairesi tarafından geliştirilmiş, uyduya dayalı yer belirleme ve zaman transfer sistemidir. Bu sistem, yüksek doğrulukta, yer, hız ve zaman bilgilerini, 24 saat boyunca GPS alıcısı olan herhangi bir kullanıcıya ulaştırır. Sistem genel olarak uzay, kontrol ve kullanıcı olmak üzere üç; bölümden oluşur. 1-) Uzay Bölümü: Sistemin uzay bölümünü, yeryüzünün tamamını 24 saat ve yılın

365

günü

kaplama

alanları

(coverage)

altında

tutabilecek

şekilde

yerleştirilmiş toplam 24 uydu oluşturmaktadır. Bu uydular, yaklaşık 20 000 km irtifada, her yörüngede 4 uydu olmak üzere, 6 farklı düzlemde bulunurlar. Böylelikle, dünyanın herhangi bir yeri, herhangi bir anda en az 4 uydu tarafından görülebilmektedir. Uydular, Link-1 (1575 MHz) ve Link-2 (1227 MHz) olarak adlandırılan ve kodlanmış bilgi içeren iki farklı RF sinyali gönderirler. Bu sinyaller kullanılarak verilebilecek hizmet ikiye ayrılır: 1. SPS: Standart yer belirleme hizmeti (Standart Positioning Service) 2. PPS: Hassas yer belirleme hizmeti (Precise Positioning Service) Link-1 sinyali, yalnızca açık kod olan C/A koduna (Course acquisition Code) sahiptir. Ticari amaçlı GPS alıcıları yalnızca bu kodu görebilir ve standart yer belirleme hizmeti verebilirler. Link-2 sinyali ise C/A kodundan başka, hassas kod

18

olan P koduna (Precise Code) da sahiptir. Askeri amaçla GPS alıcıları, hem C/A kodunu hem de P kodunu çözerek hassas yer belirleme hizmeti verebilirler. Askeri amaçlı GPS kullanımı Amerikan Savunma Dairesi Başkanlığının iznine bağlıdır ve ancak sınırlı sayıda NATO üyesi bu izne sahiptir. P kodunu çözebilen GPS alıcılarının hassasiyeti, yalnızca C/A kodunu çözebilen alıcılardan 10 kat daha fazladır. P kodunu çözebilen alıcılar, hem Link-1 hem de Link-2 sinyallerini kullanarak karşılaştırma ve düzeltme yapabilirler. 2-) Kontrol Bölümü: Bu bölüm uyduların izlenmesi, yönlendirilmesi ve kontrol altında tutulması işlemlerini gerçekleştirir. Yeryüzünün çeşitli yerlerinde bulunan izleme istasyonları, uyduları izler ve bilgileri kontrol istasyonuna gönderirler. Bu bilgiler daha sonra uyduların yönlendirilmesinde kullanılır. 3-) Kullanıcı Bölümü: Kullanıcı bölümü üç kısımdan oluşur. Anten, alıcı/işlemci (Receiver/Processor), Kontrol ve display ünitesi (CDU). Kullanıcı bölümü, değişik firmalar tarafından üretilir ve elde edilen sinyallerden, yer, hız, zaman bilgilerini çıkarmada kullanılır. GPS çalışma Prensibi: GPS' nin işleyişi, konumları şok iyi bilinen uydular ile GPS alıcısı arasındaki mesafenin ölçümüne dayalıdır. Uydularda birer atom saati bulunur ve uydular, GPS alıcısına zaman, uydunun konumu, transmisyon süresi gibi bilgileri kodlanmış olarak gönderir. Alıcı, bu bilgilerden faydalanarak enlem, boylam, irtifa ve zaman bilinmeyenlerini çözer ve bu şekilde o anda bulunulan konum ve hızı hesaplar. Yalnızca C/A kodunu çözebilen sivil veya ticari GPS alıcılarında hesaplamalar sonucu oluşabilecek hata payı yaklaşık 100 metredir. Bu değer P kodunu da çözebilen askeri GPS alıcılarında 1 6 metre civarına kadar düşer. Sistemin doğruluğunu daha da artırmak için değişik yöntemler kullanılır. DIFFERENTIAL GPS (D-GPS): Bazı durumlarda konum bilgisinin hassasiyeti 100 m'den daha iyi olmalıdır. Örneğin bir uçağın iniş ve kalkışında 100 metrelik hata pay kabul edilen standardın üzerindedir. Böyle durumlarda mevcut GPS' in kesinliğini artırmanın yolu Differential GPS'dir. GPS sisteminin muhtemel hata kaynakları olarak, atmosferik olayların sinyaller üzerindeki etkisi, uydu konum hataları ve sistem saatinde sapmalar sayılabilir.

19

Differential GPS bu hataları en aza indirir. Bu sistemde iki alıcı kullanılır. Bunlardan biri uçakta diğeri ise terminal sahasında, yani yeryüzünde bulunur. Differansiyel alıcı da denilen yeryüzündeki alıcının görevi, sistem hatalarını tahmin etme ve düzeltmedir. Düzeltilen bilgiler bir datalink aracılığı ile uçağa gönderilir. Halen Differential GPS değişik alanlarda kullanılmaktadır. D-GPS kullanımı ile birlikte, konum hesaplamalarında 5 cm' lik hata pay hassasiyetine ulaşılmıştır.

3. HAVA TRAFİK KONTROLÜNDE KULLANILAN RADARLAR HAVA TRAFİK KONTROLÜNDE KULLANILAN HAREKET TESPİT RADARLARI

Hava trafik kontrol hizmetinde 2 çeşit radar kullanılmaktadır. Bunlardan birisi yaklaşma kontrol amaçlı, kısa mesafe (60 NM) kaplama sağlayan PSR ve diğeri hava sahası kontrol amaçlı kullanılan ve daha geniş bir kaplama sağlayan (200-250NM) MSSR sistemleridir. Ayrıca bu iki çeşit radarın üst üste monte edildiği on-mounted PSR/SSR radar sistemi de mevcuttur. PSR: Primary Survailence Radar:(Birincil Arama Radarı) Hava trafiğinin düzenlenmesinde kullanılan yer radarıdır. Scope'da görünen 20

pozisyon uçağın gerçek pozisyonu yada gerçek pozisyonuna çok yakındır. Bu yüzden hem sivil hem de askeri radarların temelini oluşturur.PSR, yer istasyonundaki kendi ekseni etrafında 360 derecelik dönüş yapabilen bir anten yardımı ile yüksek hızda havaya elektromanyetik radyo dalgaları gönderen bir radar sistemidir. Bu radyo dalgaları karşılaştıkları herhangi bir hedeften yansıyarak antene geri döner ve antendeki özel bir alıcı tarafından işlenir. Işık hızında hareket eden pulse'ın gönderilme zamanı ve bir hedeften yansıyarak geri dönmesi zamanına göre, hedefin yerini ve mesafesini radar display'i üzerinde gösterir. Eğer hedef hareket ediyorsa; anten, her dönüşte hedefin pozisyonunu yeniler ve bu şekilde hedefin yönünü de belirlemiş olur. Bu radar sistemi birçok bölümden oluşan yer sistemlerinden meydana gelir. Hava aracında herhangi bir sisteme gerek yoktur. Yerden gönderilen pulse'ların hedefin yüzeyine çarpıp geri dönmesi mantığı ile çalıştığı için, bu yüzeyin büyüklüğü ve düz olması radarın performansını direkt olarak etkilemektedir. Çok küçük uçaklar radar da görünmeyebilir. Hayalet uçakların da yüzeylerinde bulunan keskin kırıklar da pulse'ın çarptığı yüzeyi çok küçülttüğü için radarda görünmez.

SSR : Secondary Surveilance Radar:(İkincil Arama Radarı) Bu radar sistemi ile uçağın istasyona olan uzaklığını ve yönünü, irtifasını, kimliğini saptamak mümkündür. Hava sahası kontrolü amaçlı kullanılır. SSR sistemlerimiz 200–250 NM menzile sahiptir Çalışma Prensibi: Hem uçakta, hem de yer istasyonunda alıcı ve verici sistemleri bulunmaktadır. Yer istasyonundan gönderilen soru sinyalleri uçak tarafından alınır ve uçak üzerindeki transponder denilen cihaz vasıtasıyla irtifa ve kimlik bilgileri kodlanarak cevap sinyali olarak yer istasyonuna geri gönderilir. Yer istasyonunda ise alınan cevap sinyali dekode edilerek bir ekran üzerine verilir. Böylece kontrolör, üzerinde transponderi bulunan tüm uçakları, irtifa ve kimlik (Mode-A, Mode-C) bilgileriyle birlikte bu ekran üzerinde görme ve yönlendirme imkânına sahip olur. Kodlandırılmış sinyallerle sorgu-cevap esasına dayanan bir radar sistemi olan SSR‘larda uçakların yeri, tanıtması (çağrı adı), irtifası ve daha gelişmiş üst versiyonu olan Mode-S radarı

21

ile diğer özel durumları (uçak hacmi, tehlike, haberleşme sistemlerinin durumu vb. gibi) uçaktan radara aktarılır. RADAR BİLGİ İŞLEM SİSTEMLERİ Radarlardan gelen bilgiler RDP (radar bilgi işleme), FDP (uçuş bilgi işleme), ve Rec&Plb sistemlerinde işlenir ve kaydedilir. 1.RDP (Radar Bilgi İşleme): Radarlardan gelen işlenmemiş bilgiyi MCT ler ile iz bilgisine, MRT ler ile sistem iz bilgisine

çevirerek

display’lerde

uygun

şekilde

görüntülenmesini

sağlayan

sistemlerdir. 2.RECORDING&PLAYBACK SİSTEMİ: Ankara,İstanbul,İzmir, Dalaman ve Antalya ACC ve APP’ lerindeki radar ile verilen trafik kontrol hizmetinin kontrol edilebilmesi için her trafik kontrol merkezinde radar bilgilerini ve telsiz konuşmalarını kayıt eden, gerektiğinde tekrar görüntülendirilebilen Recorder/Playback sistemleri mevcuttur. 3.RADAR DEĞERLENDİRME SİSTEMLERİ: ATC sistemlerine ve radar sistemlerine gelen ve işlenen radar datalarının kayıt edilip daha sonra

analiz

edilerek

radar

sistemlerinin

performans

değerlendirmelerinin

yapılmasına yönelik SASS-C (Surveillance Analysis Support System for center) ve SASS-S (Surveillance Analysis Support System for Site) araçların kullanılarak radarların performans değerlendirmeleri yapılmaktadır. RADARIN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ Azimuth Resolution (İstikamet Çözünürlüğü)

22

İki uçak radar antenine göre aynı mesafede ve birbirlerine çok yakın pozisyonda ise radar, uçakları tek bir hedef olarak gösterir. Örneğin Beam Genişliği 2 derece olan bir radar sisteminde iki uçaktan birisi 39.5 ve diğeri 40.5 derecelik bir istikamette bulunuyorsa, radar bu 2 uçağı tek bir hedef olarak gösterir. Ortalama 2 derece olan Beam Genişliği antenden uzakta, aralarında daha fazla mesafe olan uçakları tek bir hedef olarak göstereceğinden Saha Kontrol Ünitesindeki radar ayırmaları Yaklaşma Kontrole göre daha yüksektir.

Range Resolution (Mesafe Çözünürlüğü) İki uçağın radar istasyonuna göre aynı mesafede olduğu durumlarda; ilk uçağın pulse’ı bitmeden ikinci uçağın pulse’ı istasyona ulaşıyorsa, radar iki uçağı tek bir uçak olarak gösterir. 1 msn.de alınan bir pulse’ın genişliği 300 mt. arasındadır. Yani iki uçak arasında radar istasyonuna göre 300 mt. mesafe varsa tek hedef olarak görünür. Range Resolution, Azimuth Resolution’da olduğu gibi uçakların istasyondan uzaklığına bağlı değildir.

CLUTTER VE ANTİ-CLUTTER TEKNİĞİ Primary Radar uçaklardan gelen pulse’ların dışında; yer, deniz, bulut ve yağmur gibi etmenlerden gelen pulse’ları da üretir. Bu şekilde istenmeyen echo’lar (unwanted echoes) ekranda istenmeyen görüntüler oluşmasına ve karışıklıklara neden olur. Ekrandaki görüntüyü etkileyen istenmeyen echo’lar ‘Clutter’ olarak adlandırılırlar. Primary Radarda clutter’ların önlenmesi tekniği büyük önem taşımaktadır.

***MTI (Moving Target Indicator) Hedefin süratini dikkate alarak, hareket etmeyen hedefleri (dağ, bina, v.b.) ekranda göstermeyerek sadece belli bir sürate sahip olan hedeflerin görüntülenmesini sağlayan bir fonksiyondur. Blind Speed

23

MTI fonksiyonu devrede olduğunda uçakların dalga boyu ve frekansa bağlı olarak belli bir sabit sürat ve katları ile radar istasyonuna doğru radar ekranında görüntülenememesi durumudur. Tangential Fading Bir uçak radar istasyonuna göre tam olarak dairesel bir hareket ile dönüş yaptığında uçağın radar ekranında görünmemesi hadisesidir.

KAYNAKLAR

www.radar.org.uk • tr.wikipedia.org/wiki/Radar • www.aselsan.com.tr • www.dhmi.gov.tr • www.tskgv.org.tr/istirakleri/ havelsan_teknoloji_radar.htm • www.bilisim.hacettepe.edu.tr • USMOS 2005 Bildiri Kitapçığı • www.havacilik.gen.tr/upload/FALCON.pdf • Radarla ilgili yapılan çeşitli ödevler(T.C MARMARA ÜNİVERSİTESİ •

ATATÜRK EĞİTİM FAKÜLTESİ FİZİK EĞİTİMİ BÖLÜMÜ PROJE ADI: RADAR UYDU SİSTEM REHBER ÖĞRT. : Doç. Dr. ENGİN IŞIKSAL)

24

•

Tamer Özalp - Avrupa Uzay Araştırmaları Enstitüsü, Radar Uydu Sistemi

25