Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bölüm 2: RADARIN TEMELLERİ Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bölüm 2: RADARIN TEMELLERİ Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK."— Sunum transkripti:

1 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bölüm 2: RADARIN TEMELLERİ Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK

2 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Başlıklar Meteorolojik Uzaktan Algılama Hava Radarı Temel Radar Donanımı Radar Denklemi Doppler Radarlar, Doppler İkilemi

3 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Uzaktan Algılama bir obje, bölge veya olaydan fiziksel temas olmaksızın bilgi alma işlemidir. Meteorolojik Uzaktan Algılama

4 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Uydu PASİFAKTİF Hava Radarı Terminal Doppler Radar Lidar Wind Profiler

5 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

6 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 RADAR RAdio Detection And Ranging. Radyo dalgaları atmosferde yayılır ve birtakım hedeflerle etkileşirler. Bir radyo dalgası herhangi bir hedefe çarptığında yayılma devam eder ancak dalganın küçük bir bölümü radar antenine geri döner. Reflektivite hedeften geri dönen enerji olarak tanımlanır. Reflektivitenin büyüklüğü hedefin ebatları, şekli ve cinsine bağlıdır.

7 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Hava Radarları Yağmur, kar ve rüzgar Flood Microburst-Macroburst Wind Shear, Türbülans Thunderstorm, tornado Gust Front

8 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

9 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan

10 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Hava Radarları

11 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar elektromanyetik spektrumum mikrodalga bölgesinde çalışır ve antenden atmosfere doğru elektromanyetik dalga formunda enerji yayar. Hedeften geri dönen enerji hedef hakk ı nda bilgi içerir. Radar Bantı (Mikrodalga Bantı)

12 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar Bantları BantFrekansDalgaboyu HF3-30 MHz m VHF MHz1-10 m UHF MHz0.3-1 m L1-2 GHz15-30 cm S2-4 GHz8-15 cm C4-8 GHz4-8 cm X8-12 GHz2.5-4 cm Ku12-18 GHz cm K18-27 GHz cm Ka27-40 GHz cm W GHz1-7.5 mm

13 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar Karakteristikleri Radar Frekansı S Band (~ 2700 MHz) C Band (~ 5400 MHz) Maksimum Menzil (Intensity mod) ~ 460 km ~ 240 km Anten Çapı~ 8.5 m~ 4.2 m

14 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan cm arasında dalgaboyu ve 2-4 GHz arasında frekansa sahip olan radarlardır. Avantajları: Daha az güç azalması (atenüasyon)! Radara çok yakın ve çok uzak menzillerde daha tutarlı ölçümler yaparlar. Dezavantajları: Maliyeti ve işletmesi daha pahalı! Daha büyük anten, daha büyük motor ve daha büyük enerjiye ihtiyaç duyar. S bant Radarlar

15 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan cm arasında dalgaboyu ve 4-8 GHz arasında frekansa sahip olan radarlardır. Avantajları: Daha ucuz! Daha küçük antenleri vardır. S bant radarların gücü 750 kW iken C bant radarlarda bu değer 250 kW’dır. Dezavantajları: Daha fazla atenüasyon! Kısa menzillerde daha tutarlı ölçümler yaparlar. C bant Radarlar

16 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan ,5-4 cm arasında dalgaboyu ve 8-12 GHz arasında frekansa sahip olan radarlardır. Avantajları: En ucuz, en küçük, işletme maliyeti az, kurulumu kolay ve maliyeti az, mobil olabilir! Meteorolojik parametrelere en hassas dalga boyu! Polarimetri ile en iyi sonuç! Dezavantajları: Çok daha fazla atenüasyon! En kısa menzil!. X bant Radarlar

17 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Monostatik Radarlar : Gönderim ve alım için aynı anten kullanılır. Doppler radarlar monostatik radarlardır. Bistatik Radarlar : Gönderim ve alım için iki ayrı anten kullanılır. Radar Tipleri

18 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Konvansiyonel Hava Radarları (Doppler olmayan) - Eski tip - Clutter elimine etmekte çok başarılı değiller - Hedefin yalnızca konumu ve büyüklüğü hakkında bilgi verirler Doppler Hava Radarları - Son teknoloji - Hedefin konumu, büyüklüğü ve hızı hakkında bilgi verirler Polarimetrik Doppler Hava Radarları - Hem yatay hem de dikey polarizasyonda dalga yayabilir ve geri alabilirler. - Yağışın tipiyle ilgili daha detaylı bilgi verirler.

19 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Tekil polarize (Single polarized) radarlar yatay polarize olmuş darbe üretip, yatay geri yansıma alırlar. Ölçülen Parametereler: Reflektivite (Z) Radyal Hız (V) Spektral Genişlik (W) Yağış (R) Tekil Polarize Hava Radarları

20 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Dual Polarize (Polarimetrik) Hava Radarları Dual polarize radarlar hem yatay hem dikey polarize olmuş darbe üretebilirler. Bu da hedef hakkında daha detaylı bilgi alınmasını sağlar. Polarimetrik radar değişkenlerinin sağladığı yatay ve dikey bilgiler sayesinde (ebat, yoğunluk vb.), yağış tipinin belirlenmesi mümkün olmaktadır. Ölçülen Parametereler: Reflektivite (Z) Radyal Hız (V) Spektral Genişlik(W) Yağış (R) ZDR LDR PhiDP and KDP RhoDP

21 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Radar Blok Diyagramı Modülatör vericiye (transmitter) elektromanyetik dalgayı ne zaman ve ne kadar süre ile yayacağını söyler. Verici güç üretir. Duplexer darbenin yayılımı sırasında vericiyi ve ardışık iki darbe arasındaki zamanda alıcıyı antene bağlar.

22 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Alıcı anten tarafından alınan zayıf sinyali gerekli düzeye yükseltir. Sinyal işlemci alıcıdan alınan sinyali değerlendiri ve işler. Gösterim (display) cihazı sinyaldeki bilgiyi operatörün yorumuna sunar.

23 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radarın Çalışma Prensipleri

24 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar Denklemi P r : Hedeften radara dönen ortalama güç P t : Radar tarafından yayılan tepe güç (Peak power) G : Anten kazancı (Bilinen değer) θ : Açısal ışın genliği ( Angular beamwidth, bilinen değer) H : Darbe genişliği ( Pulse length, bilinen değer) K : Fiziksel sabit (suyun dielektrik sabiti, bilinen değer)

25 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar Denklemi L: Kayıp faktörü (bilinen değer). Yağış, atmosferik gazlar ve alıcı limitleri nedeniyle oluşan atenüasyonu dengelemek için kullanılır. λ : Gönderilen radyasyonun dalgaboyu Z : Reflektivite faktörü R : Hedefin radardan olan uzaklığı (Sinyal dönüş zamanından hesaplanır)

26 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan log(Z) = 10log(P r. R². C) Reflectivity (dBZ) = 10 log(P r ) + 20 log(R) + 10 log(C) Z = P r. R². C Z: Reflektivite Faktörü P r : Alınan güç R : Menzil C : Radar sabiti

27 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Işın Genliği (Beamwidth) Radar ışın genliği yarı güç noktaları arasındaki ana ışının açısal genişliğidir. Yarı güç ışın gücünde 3 dB’lik bir azalmaya tekabül eder. Yan kulakçıklar radardan az bir uzaklıkta belirir ve düşük güç yoğunluğuna sahiptir. Fakat zayıf olsalar dahi bazen meteorolojik olmayan ve radara yakın olan bazı hedeflerden güçlü geri yansıma alabilirler.

28 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Işın genişlemesi (beam broadening) nedeniyle ışın enerjisi radardan uzaklaştıkça azalır. Güç mesafenin karesiyle ters orantılıdır. Güç ışın ekseninin dışındaki bölgelerde daha azdır.

29 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 PRF & PRT (PRI) (Darbe Tekrarlama Frekansı & Zamanı (Aralığı)) PRF saniyedeki darbe sayısıdır. PRF dinleme süresi ile maksimum menzili kontrol eder. PRF’in tersi olan PRI ise ardışık iki darbe arasındaki zamandır.

30 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Doppler Radarlar Doppler radarlar hedefin yalnızca konumunu ve büyüklüğünü değil aynı zamanda hızını ve hareket yönünü de tespit ederler. Doppler radarlar, Doppler Teorisi’ni kullanarak hareket eden hedeflerin radyal hızını ölçerler. Doppler Değişimi (Doppler shift) hedef alıcının doğrultusunda hareket ettiğinde gönderilen ve geri alınan EM dalgalar arasındaki frekans farkıdır. Christian Andreas Doppler

31 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Doppler Değişimi

32 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Sabit bir hedef için dalgaboyunda ve frekansta bir değişim olmaz. Frekans ve dalgaboyu arasındaki ilişki: Hız Ölçümleri V r : Hedefin radyal hızı f dop : Doppler frekansı : Dalgaboyu

33 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Hız Ölçümleri

34 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Menzil Ölçümleri

35 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Menzil Ölçümleri

36 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Eğer dinleme süresi çok kısa ise, uzak mesafedeki bir hedeften geri dönen eko, verici yeni bir darbe (pulse) ürettikten sonra alıcı tarafından algılanabilir. Bu durumda alınan sinyalin gönderilen hangi sinyale ait olduğu anlaşılamaz. Bu duruma ‘menzil belirsizliği (range ambiguity)’ denir. Kısa dinleme zamanı yüksek PRF demektir. Yüksek PRF kullanarak daha yüksek çözünürlük ve daha tutarlı menzil bilgisi elde edilir. Öte yandan, yüksek PRF maksimum menzili düşürür.

37 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Doppler İkilemi Yüksek PRF, kısa dinleme süresi ve yüksek maksimum hız elde edilmesini sağlar. Ancak, maksimum menzili artırmak için de radarın düşük PRF kullanması gerekir. V max ve R max birbirleriyle ters ilişkilidir. Yani eğer uzak mesafelerdeki ekoları tespit etmek istiyorsak, düşük hız bilgisi elde edilir. İkisini beraber artırmanın tek yolu daha yüksek dalga boyu kullanmaktır. (Doppler İkilemi)


"Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bölüm 2: RADARIN TEMELLERİ Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları