PASİF RADARLAR

KORAY SÜRMELİ

EREN AKKAYA

RİFAT KISACIK

Pasif Radarlar

Pasif radarlar herhangi bir sinyal üretmeden ortamda var olan sinyalleri kullanarak hedef tespiti yapan radarlardır.

Pasif radarlar bistatik radar sınıfındadır.

Vericileri yoktur sadece alıcı birimlerinden oluşurlar.

Vericileri olmadığı için düşman tarafından fark edilme olasılığı çok düşüktür.

Pasif Radarlar

Pasif radarlarda hedef tarafından üretilen sinyaller kullanılabileceği gibi esasen ortamdaki çeşitli vericilerden çıkan sinyaller kullanılır.

Bu sinyallerin kaynakları GPS uyduları, GSM sistemleri, FM radyo, TV vericileri, telsiz işaretleri gibi yeryüzünde bol miktarda bulunan vericilerdir.

Pasif Radarlar

Pasif radarlar ortamdaki vericileri kullandıkları için istenen frekansta değil verici frekansında çalışırlar. Bu frekanslar da genellikle düşüktür bu nedenle menzil çözünürlüğü düşük olacaktır.

Hedef tespiti sırasında bir pasif radar hedef menzilini ve mesafe değişim hızını bulabilir.

Genellikle gözetleme, araştırma, tanımlama ve haritalandırma alanlarında kullanılırlar.

Pasif Radarlar

Transmisyon Frekans Modülasyon Bant genişliği ERP

HF broadcast 10-30 MHz DSB, AM 9 kHz 50 MW

VHF FM (analog) 100 MHz FM 50 kHz 250 kW

UHF TV (analog) 550 MHz AM, FM 5.5 MHz 1 MW

Sayısal broadcast 220 MHz OFDM 220 kHz 10 kW

Dijital TV 750 MHz sayısal 6 MHz 8 kW

Baz istasyonu 900 MHz, GMSK, FDM, 200 kHz 100 W

1.8 GHz TDMA, FDD

Pasif Radarlar

Yaygınlığı ve özelliklerinin iyi bilinmesi nedeniyle en çok kullanılan sinyaller FM radyo sinyalleridir. FM işaretleri iyi modüle edilmiştir ve her yerde yüksek güçlerde bu işaretler bulunabilmektedir.

Atmosferin iyonosfer tabakasının VHF bandındaki sinyalleri yansıtma özelliğinden de yararlanılmaktadır. Bu durumda 100 km’ye kadar olan hedefler tespit edilebilmektedir.

UHF ve VHF bandındaki sinyaller hava koşullarından çok fazla etkilenmezler. Hedef tespiti kötü hava şartları altında dahi yapılabilir.

Televizyon sinyalleri dalga biçimi ve kapsama açısından oldukça iyi olsalar bile analog modülasyon formatı dezavantaj oluşturmaktadır.

UHF bandındaki sinyaller kullanıldığında geliş açısı ve Doppler etkisini bulmak daha mantıklıdır.

Bunların dışında GPS sinyalleri de kullanılan sinyallerdir ve bu sinyallerin yere ulaşma gücü 35 W dolayındadır.

Bu sinyallerin hemen hemen tamamının bant genişliği ve taşıyıcı dalga frekansları küçüktür. Bu da düşük menzil çözünürlüğü sağlar.

Örneğin müzik yayınının bant genişliği 60 kHz ile sınırlıdır bu da bize 2.5 km kadar menzil sağlar.

Çalışma Prensibi ve Blok Diyagram

Pasif radar mantığının temeli hedefe bazı sistemlerce gönderilen sinyal ve hedeften yansıyan sinyaller arasındaki uyum veya uyumsuzluğun incelenmesidir.

Radara ulaşan sinyal hem hedeften yansıyan işarettir hem de vericiden direk alınan işarettir. Bu sebeple iki işaretin ayrılması için referans ve hedef olmak üzere iki koldan işaret toplanmaktadır.

Pasif radarda diğer taraftan Doppler kaymasının iyi hesaplanması gereklidir.

İnterferans yaratan sinyaller sıfır Doppler kaymasına sahiptir. Bu sinyallerin etkisini gidermek için referans sinyalin fazı ve genliği değiştirilip hedef sinyalden çıkarılır.

Çalışma Prensibi ve Blok Diyagram

Referans anteni ile vericiden direkt olarak işaret alınır. Burada işaret istasyon seçici ile alınır.

Alıcı sistem küçük hedefleri bile tespit edebilecek şekilde olmalıdır. Düşük gürültülü, dinamik menzilli, ve yüksek lineerliğe sahip olmalıdır. Pasif radarlarda dijital alıcı sistemler kullanılır.

Sayısal işaret işleme birimi: standart radar tekniklerini kullanarak gelen işaretlerin geliş yönlerini hesaplar. Bu birim aynı zamanda gelen işarete ilişkin karşılaştırma yapıldığı ve hedef olup olmadığının belirlendiği birimdir.

Sinyal iyileştirme birimi: Gereksiz, istenmeyen sayısal işaretlerin yok edilmesi ve kanal kalitesinin artırılması işlemlerini gerçekleştirir. Bunun için yüksek kaliteli bir bant geçiren filtre içerir.

Uyum filtresi: Vericiden gelen direkt sinyali inaktif yapmak için kullanılır. Sinyal- karışma olayını gidermek amacıyla kullanılır.

Çapraz korelasyon işlemi: Pasif radarlardaki anahtar basamaktır. Farklı hedeflerde farklı filtre uydurmaları sağlar ve ayrık Fourier dönüşümü kullanılır. Hedef sinyallerinin Doppler kaymasının ve menzilinin tahmin edilmesi sağlar .

Çalışma Prensibi ve Blok Diyagram

Hedef tespiti: Standart bir yanlış alarm oranı algoritması kullanarak çapraz korelasyon yüzeyinde hedef tespiti yapılır.

Hat izlenmesi: Çapraz korelasyon uygulanan Doppler aralığındaki hedeflerden bireysel hedef dönüşlerinin izlenmesi ile sağlanır. Yanlış alarmların çoğu bu filtreleme esnasında elenir.

Yol birleşimi ve tahmin: Hedefin hız, konum gibi özelliklerinin tayin etmek için bistatik menzilin tamamının ölçülmesi ve doğrusal olmayan bir filtre kullanılması gerekir. Ölçümleri birleştirmek için kalman filtresi kullanılır.

Pasif Radar Antenleri

Pasif radarlarda ucuz maliyetli birçok anten kullanılır. Bu sayede hem daha kararlı işaret alınır hem de antenlerin yeri belirlense bile bunları yok etmek için gereken silah gücü antenlere oranla çok pahalı olduğundan antenlerin vurulması bir anlam ifade etmez.

Bu sistemlerde kullanılan antenler Yagi-Uda antenleri olabilmektedir. Bir anten direkt olarak vericiye yönlendirilir. Hedeften yansıyan sinyali almak için ise dizi antenler kullanılmaktadır. Dizi Antenlerin Temel Gereksinimleri Yüksek kazanç Geniş bir tarama bölgesi Düşük gürültü sıcaklığı (<500 K) Dar huzme Hızlı elektronik huzme taraması

Avantajları ve Dezavantajları aydınlatma

işareti

(sessiz nöbetçi)

Avantajları

Klasik Radar Mantığının Sağladığı Veriler olan Hız ve Konum Belirleme

•Mono statik radarlara karşı tedbir olan radarın gönderdiği sinyali farklı yönlere yansıtma yöntemiyle RKA düşürme amaçlı olarak geometri

değiştirmeve

•Absorber malzemeler ile hedef yüzeyinin kaplanması sayesinde geri yansıtılan sinyal gücünün minimuma çekilmesi

Karşı tedbirlerini boşa çıkarır. Çalışma mantığı gereği EKKT ‘ sağlar.

•Geometri üzerinde oynama karşı tedbiri karşısında bistatik çalışma mantığı ile bu girişimi boşa çıkarmaktadır.

•Hedef yüzeyinin kaplandığı absorber kalınlıklarının dalga boyunun küçük mertebelerinde olması aerodinamik açıdan zorunludur. FM dalgalarını

(100MHz) kullanan bir pasif radara karşı en az 3cmlik absorber gereklidir ancak bu durumda aerodinamik yapı bozulacaktır.

Karıştırıcı kullanılması durumuna karşı yapısı itibari ile bir EKKT’dir. Birçok farklı frekans bandı üzerinden

çalışması ve bistatik bir yapıya sahip olmasından dolayı karıştırma işleminden etkilenmez.

Astronomik seviyede pahalı ve hareketli olmayan askeri arama radarlarına göre son derece ekonomik ve pratik bir çözüm sunarlar.

Hedefin aydınlatılması için alıcılardan uzakta, ucuz ve çok sayıda verici kullanılması sayesinde daha pahalı olan alıcı devrelerin ve pasif olduğu için saldırıya daha az açık, bu şekilde yetişmiş önemli askeri personeli koruma

altına alırsınız yine kıymetli olan yetişmiş personelin düşman gözünden/elektronik tespitinden korunması önemli bir stratejik avantajdır

Düşman kuvvetlerinin öncelikli hedefi hava savunma radarları olacaktır.

Pasif radar yapısında kullanılan verici antenler maliyet açısından o kadar az bir değere sahiptir ki yetişmiş personel kaybının söz konusu olmadığı koşullar altında düşman silahlı kuvvetlerinin yüksek maliyetli akıllı radar imha roketlerinin kullanım

amacı anlamını kaybetmektedir.

• Klasik radar yapısında, araştırmalar duplexer’ın başarılı örneklerinin geliştirilmesi ile birlikte mono statik radarlara yönelmiştir. İlerleyen dönemlerde gelişen teknoloji ile bistatik radar yapısına geri dönüş süreci başladı. Pasif Radar mantığı çok yeni bir yapı olduğu için

istenilen başarıya ulaşılamamıştır.

Verici olarak kullanılan antenler farklı amaçlarla kullanılan antenler olduğu için kontrolümüz dışındadır. Özellikle askeri amaçlı izleme

radarı gibi yapılarda risk arz etmektedir.

Dezavantajlar

Verici olarak kullanılan antenler farklı amaçlarla kullanılan antenler olduğu için kontrolümüz dışındadır. Özellikle askeri amaçlı izleme radarı gibi

yapılarda risk arz etmektedir.

FM,GSM vb. ticari vericilerin asıl amacının yeryüzünü aydınlatmak olduğu için yüksek irtifadaki

hedeflerde etkinliğini yitirir.

Farklı Verici Kaynakları İçin Alınan Güç Seviyeleri

2

3 4

( )

(4 )t t r i

rT

PG RKA G eNP

R L

Sessiz Nöbetçi (Silent Sentry)

Lockheed Martin firması tarafından üretilen bir pasif radardır.

Bu sistem, TV, FM radyo gibi yayın yapan

kuruluşların yaydığı dalgaları kullanarak cisimleri belirleyip takip eder.

Sistemin kendisi herhangi bir sinyal üretmez

Kurulum Türleri

Silent Sentry, mobil ve sabit olmak üzere 2 farklı kuruluma sahiptir.

Sabit olarak kurulum binalara yapılır.

Mobil kurulum ise araçlara yapılır. Böylelikle istenen bölgeye hızla erişilebilir.

Sistem Bileşenleri

Hedef Bulan Anten Dizisi : Hedeften saçılan enerjiyi tespit eder.

Referans Anten: FM istasyonundan gelen direk sinyalleri alır.

Yüksek Değişken Mesafeli Alıcılar: Hem istasyondan hem de

hedeften gelen sinyalleri aynı anda toplayabilir.

A/D Çeviriciler: Alınan verinin daha sonraki görevlerde

işlenebilmesini sağlar.

İşlemci: Silicon Graphics genel amaçlı işlemcileri

Ekran : SGI Octane iş istasyonu ve Autometric Edge Product

görüntüleme yazılımı

Yüksek Hızlı Kayıt Sistemi: SCSI bağlantılı 5 kasetli kaset sürücüsü

SPAT (Sensor Performance and Analysis Tool) : Yörünge simülasyonu, huzme formülasyonu, SNR hesabı,aydınlatma gibi işlemleri gerçekleştirir.

Silent Sentry Konfigürasyonları

Fixed Site System (FSS)

Rapid Deployment System (RDS)

Fixed Site System(FSS)

Sistem istenilen düzeyde tasarlanır. Sisteme göre işlem gücü ve donanımı ayarlanır.

Bina üzerine kurulmuş anten dizisi

Rapid Deployment System(RDS)

Güç ve çevre birimleri araca yerleştirilir. Referans antenler aracın üst kısmına konur

Araç iki kısımdan oluşur. Aracın bir kısmında işlemciler, kontrol birimleri ve alıcılar bulunur. Aracın diğer kısmı ise havalandırma sistemi ve jeneratör için ayrılmıştır.

Silent Sentry’nin Özellikleri

Zorlu hedefleri gözleyebilir Pasif bir sistem olduğu için düşman tarafından tespit edilmez. Savaş alanında erken uyarı sağlar. UHF, VHF, FM sinyalleri hava şartlarından çok fazla

etkilenmediği için her türlü hava şartında iyi performans gösterir.

Faz dizilimli antenlerden oluştuğu için hareketli parçası yoktur. Bu yüzden az güç harcar.

Performansı, istasyonlarının yaydığı güce ve hedefin RKA’na bağlıdır.

Çalışma Tablosu