JultikaUniversity of Oulu repository

Synteettisen apertuurin tutkalla voidaan muodostaa korkearesoluutioisia kaksi- tai kolmiulotteisia tutkakuvia tutkittavista kohteista ja kohdealueista. Korkea resoluutio tutkan ja kohdealueen keskipisteen yhdistävän suoran suuntaisessa etäisyydessä saavutetaan käyttämällä lähetettävälle radioalueen signaalille laajaa taajuuskaistaa. Toinen, etäisyyssuuntaa vastaan kohtisuorassa oleva ulottuvuus tutkakuvaan saadaan kohteen ja tutkan välistä kulma-asentoa muuttavan suhteellisen liikkeen avulla. Tämä kulma-asennon muutos aiheuttaa vastaanotettuun signaaliin Doppler-siirtymiä, joita voidaan hyödyntää sivusuuntaisen erottelukyvyn muodostamiseen. Tämä tutkielma keskittyy yksipaikkaisen käänteisen synteettisen apertuurin tutkan signaalinkäsittelyyn. Tällöin tutkan ja kohteen välinen suhteellinen liike on ideaalisessa tapauksessa kohteen tasaista pyörimisliikettä. Perinteiset etäisyys-Doppler- ja polar-format-prosessointimenetelmät perustuvat Fourier-muunnokseen ja tiettyihin approksimaatioihin. Tutkielmassa esitetään matemaattisesti optimaalinen prosessointimenetelmä, joka ei sisällä approksimaatioita. Tässä käänteiskuvausmenetelmässä tutkakuvan prosessointi suoritetaan erikseen jokaiselle kuvapisteelle korreloimalla kuvapisteestä muodostettua pisteleviämisfunktiota tutkan vastaanottaman signaalin kanssa. Pisteleviämisfunktiolla tarkoitetaan ideaalisen pistemäisen sirottajan vastetta kuvaa muodostavalle systeemille. Kaikissa prosessointimenetelmissä kohteen tuntematon ja epäideaalinen liiketila heikentää tai voi jopa tehdä mahdottomaksi onnistuneen tutkakuvan muodostamisen. Erityisesti käänteiskuvausmenetelmässä on jokaisen kuvapisteen etäisyys tutkasta ajan funktiona tunnettava eksplisiittisesti. Tuntematon liiketila aiheuttaa vastaanotettuun signaaliin vaihemuutoksia, jotka on korjattava ennen kuvan muodostamista liikekompensaation avulla. Tutkielmassa simuloidaan taajuusaskellettua tutkasignaalia, jonka avulla voidaan toteuttaa käänteiskuvausmenetelmä ja tutkia tälle prosessointimenetelmälle sopivia liikekompensaatiomenetelmiä. Rotaatioakselin tarkan sijainnin määrittämiseen käytetään tuloskuvan kontrastin maksimointia. Kontrastiksi määritellään tuloskuvan amplitudien keskihajonnan ja keskiarvon suhde. Käänteiskuvausmenetelmän kanssa yhteensopiviksi liikekompensaatiomenetelmiksi todetaan maksimikorrelaatiomenetelmä ja dominoivia sirottajia hyödyntävät menetelmät. Toteutettujen liikekompensaatiomenetelmien tarkoituksena on muokata vastaanotettu signaali sellaiseen muotoon, että kohteella on ainoastaan tasaista pyörimisliikettä liikekompensaation jälkeen. Jatkotutkimuksen aiheeksi ehdotetaan liikekompensaation yhdistämistä käänteiskuvausmenetelmän prosessointiin.