Radar Vs. Lidar

Birbiriyle akraba olan iki teknoloji gördünüz mü hiç? Her zaman karşılaştırılan ve bir o kadar da karıştırılan iki sistemden bahsedeceğiz. Radar ve Lidar teknolojileri teknik biçiminden benzerlik gösterseler de içerik ve sonuç açısından birbirlerinden farklıdırlar.

Radar Nedir?

Radar, İngilizceden kısaltma olarak literatüre kazandırılmış bir kelimedir. “Radio Detection and Ranging” kelimelerinin baş harflerinde oluşan RADAR, Türkçe’ye Radyo ile bulma ve uzaklık ölçme olarak çevrilebilir.

Kısaca radar, radyo sinyallerini kullanarak cisimlerin yer ve uzaklığının tespit edilmesinde kullanılan teknolojidir. Radar teknolojisiyle ilgili ilk çalışmalar 1886 yılında yapılmaya başlamış ve günümüze kadar geliştirilmeye devam etmiştir.

Radar, radyoelektrik dalgalarının bir demet olarak yayınlanması, ölçülmesi istenen nesneye çarparak yansıması ve yansıyan dalgaların alıcı tarafından toplanması prensibine dayanır. Ölçülmek istenen nesneden yansıyan radyo sinyallerine yankı denir. Yankının şiddeti, yönü ve geri gelme süresi, ölçülen nesnenin özelliklerinin tespiti için büyük önem arz eder. Bu ölçüm esnasında yankının da belirli bir düzeyde olması gerekir. Bu parametre de eşik değeri olarak adlandırılır.

Radar sinyalleri, dört yönde sabit bir şekilde dönen anten ile yayılır. Yansıyan cisimler ise radar tarayıcısı vasıtasıyla toplanır. Toplanan dalgaların gidiş geliş süresi ölçülerek istenen parametreler hesaplanır. Radyo dalgaları önünde bir engel bulunmadığı sürece yaklaşık 100 kilometreden nesnenin konumu, şekli, hızı ve yönü hesaplanır.

Radar Kullanım Alanları

Yüzyılı aşkın süredir hayatımızda olan radar birçok farklı alanda kullanılmaktadır. Günümüzde gelişen teknoloji ile ihtiyaçlara göre geliştirilen radar türleri çoğalmaya devam ediyor. Ancak kullanım alanları göz önüne alınınca iki ana başlıkta radar türlerini açıklayabiliriz. Askeri ve sivil radarlar olarak ayrılan radarlar aynı teknolojik temele dayansalar da kullanım amaçları, kullanım şekilleri farklılık göstermektedir.

Sivil Radarlar

Sivil radarlar, genellikle ulaşım sektöründe işleyişi ve kontrolü kolaylaştıran etmenler olarak karşımıza çıkıyor. Uçak ve gemilerde kullanılan radar sistemleri bunların en göze çarpan örnekleridir. Sabit veya hareketli nesnelerin yüzey tespiti, takibi, konumu, hızı ve şekli gibi hareket esnasında hayati öneme sahip bilgileri radar sensörleri aracılığıyla elde edebiliriz.

Hava trafiğinin olmazsa olmazı hava trafik kontrolüdür. Hava trafik kontrolünde hassasiyeti yüksek radarlar kullanılmaktadır. Bu sayede elde edilen bilgiler ışığında hava trafiğinin kontrolü sağlanıp hava taşıtlarının güvenli uçuşu sağlanmaktadır.

Yine sivil hayatta herkesin sıkça karşılaştığı hız kontrol sistemleri de radar teknolojisi ile yapılmaktadır. Sabit bir radar cihazından hareketli nesnenin hızını ya da hareketli bir radar cihazından yine hareketli bir nesnenin hızını tespit etmek kolay ve hızlı bir yöntemdir.

Sivil kullanımlara örnek verilecek diğer bir başlık ise meteoroloji radarlarıdır. Meteoroloji radarları diğer radarlardan ayıran özellik tespit çalışması yaptığı nesnelerin hava olayları sonucu oluşan kar, yağmur, dolu gibi yağış türleri olmasıdır. Meteoroloji radarları bu yağış türleri hakkında elektronik veri sağlayıp depolayabilir. Bu veriler tarama yapılan bölgedeki kısa vadeli hava tahminlerinde etkili olur.

Askeri Radarlar

Radarların askeri alanda kullanımı radarın gelişmesini de sağlamıştır. Çünkü bir savaşta esas olan gözetleme, izleme faaliyetleri radarlar ile kolay ve hızlı hale gelmiştir. Düşmanından her zaman daha net, ölçülebilir ve hızlı bilgiler almak isteyen taraflar bu alanda bir teknoloji yarışına girmişlerdir.

Radarlar özellikle hava savunma sistemlerinin vazgeçilmezidir. Çünkü muharebe esnasında karşı koyulması ve önleme yapılması gereken yegâne faktör uzun menzilli atışlardır. Bu uzun menzilli atışlar havadan havaya (uçaklar arası), havadan karaya (uçaklardan yer hedeflerinin vurulması), karadan karaya (Top, obüs, füze ve roket sistemleri ile düşman unsurlarının kara hedeflerinin vurulması) şeklinde gruplandırılabilir. Tüm bu grup silah sistemlerine karşı koyulabilmesi için sağlam bir radar teknolojisi ve bu teknolojiden aldığı bilgiler ile karşı koyma, önleme faaliyeti yapabilecek bir hava savunma sistemi gerekir.

Günümüzde silah sistemlerinin elektronik beyinlere sahip olması ve her geçen gün yeni yöntemler bulunarak geliştirilmesi radarları vazgeçilmez kılıyor. Radarlar tek başına silah sistemlerine karşı kullanılmaz. Gözetleme ve raporlama yeteneği olan radarlar izleme faaliyetlerinde de başarılı unsurlardır. Bir hedef üzerinde sürekli yapılan izlemeler hedefin, menzil, şekil ve yön bilgilerindeki değişiklikleri ortaya koyabilir. Bu şekilde düşman hareketliliğini izleyebilen askeri unsurlar harekât planlarını şekillendirebilirler.

Düşman hava unsurlarının tespiti açısından da radarlar geniş bir kullanım alanına sahiptir. Kritik bölgelerde kurulan hava radar sistemleri anlık olarak istenen bölgenin hava hareketliliğini tespit edebilir. Radar sensörleri sayesinde havada sinyal yansıtan unsurun dost, düşman ayrımı da yapılabilir.

Lidar Nedir?

Lidar da radar gibi İngilizcede kısaltma olarak kullanılan bir kelimedir. Light Detection and Ranging olan açılımı bizlere radarı hatırlatıyor. Kimi yerlerde lazer radarı olarak geçen lidar aslında bu sıfatı sonuna kadar hak ediyor. Çünkü lidar ve radar çalışma prensibi olarak akraba olan iki teknolojidir.

Lidar, lazer veya ışık huzmeleri kullanılarak ölçüm yapmaya yarayan teknolojinin adıdır. Radar’ın çalışma mantığıyla çalışan Lidar’ı Radar’dan ayıran tek özellik radyo sinyali yerine lazer ışınları kullanıyor oluşudur.

60’lı yıllarda havadan deniz altıların tespiti için geliştirilen Lidar, 1970’lerden sonra dah etkin kullanılmaya başlandı. Teknolojinin gelişmesi Lidar’ın hem havadan hem karadan kullanımını sağladı. Platform yüzeyi çeşitlenen Lidar’ın kullanım alanı da bu sayede genişlemiş oldu.

Havadan tarama yapan Lidar sistemlerinde IMU (Inertia Measurement Unit), Gyroscope ve Acceloremeter (İvme Ölçer) bulunur. Bu sayede havada olan platform tarama yaparken kendi stabilizasyonunu da sağlar. Bu aygıtlar platformun doğru yönlenmesine de yardımcı olurlar. Bu sayede yapılan taramada elde edilen verilerin doğruluğu artmış olur.

Karadan tarama yapan Lidar sistemlerinde ise GPS izleme cihazı bulunur. Bu sayede, konumunu net bir şekilde ölçen platform, tarama yaptığı nesnenin de konumunu rahatça hesaplayabilir.

Lidar Kullanım Alanları

Lidarı radardan ayıran bir diğer özellik ise hassasiyetinin fazla olmasıdır. Radyo dalgaları yansıdığı alandan tarayıcıya dönerken bir miktar dağılmaya uğrar. Ancak lazerde bu dağılma söz konusu değildir. Bu lidar taramaları daha hassas ve kesin sonuçlar verir.

Bu hassasiyetini kullanan NASA, Apollo 15 astronotlarının Ay’a yerleştirdiği küçük bir aynayı kullanarak lazerle Dünya-Ay arasındaki mesafeyi ölçmüştü. Bu uygulama lidarın popülerliğini ve tanınırlığını artırdı.

Lidar teknolojisi günümüzde mimarlık, arkeoloji, şehir plancılığı, petrol, doğal gaz aramaları, haritalandırma, otonom otomobiller, orman ve su altı araştırmaları gibi birçok alanda kullanılmaktadır.

Radarla bir insanın fotoğrafını çekemezsiniz ya da taradığınız nesneler siluet olarak karşınıza çıkar. Ancak Lidar tarama yaptığı her nesnenin keskin hatlara sahip 3 boyutlu modelini çıkarabilir. Bu sebeple Lidar eski yöntemlerin aksine çok hızlı ve doğru sonuçlar ile çalışma alanını genişletmektedir.

Navigasyon sistemleri günlük kullanımda büyük kolaylık sağlamasına rağmen yetmemeye başladı. Günümüzde lidar kullanılarak taranan binalar, yollar ve her türlü yapılar harita altlıklarına işlenerek 3 boyutlu, tam uyumlu bir şehir modeli çıkartmak mümkün.

Restorasyon çalışmalarında yapının orijinaline sadık kalınması büyük önem taşır. Lidar teknolojisi en ince detayına kadar modelleme yapabilme özelliği ile bu çalışmaları da kolay hale getirdi.

Sürücüsüz otonom otomobil projelerinin sayısı gitgide artıyor. Lidar sensörleri bu otonom araçlara yakın nesneleri algılama yeteneği katıyor. Keskin detay çıkarabilme özelliği ile bisikletli, yaya, bebek arabası gibi her türlü nesneyi tanıyıp, hızını ve yönünü hesaplayabiliyor. Otonom araçlardaki lidar sensörü araçların üstüne monte ediliyor. Bu şekilde lidar sensörü, 360 derece etrafına ışın saçarak panoramik ölçüm yapabiliyor.

Kullanım alanlarına göre daha yüzlerce örnek verilebilecek lidar sensörler en çok yüzey ve arazi haritalandırmasında kullanılıyor. 3 boyutlu harita üretimi için uzun zaman, emek harcayan harita mühendisleri lidar tarayıcılar ile çok kısa sürede, kesin sonuçlar elde edebilmektedir. 3 boyutlu arazi modellemesinde de sıkça lidar tarayıcılar tercih edilmektedir. Topografik modellemede kızılötesi ışınları, batimetrik modellemede ise su, deniz tabanını görebilecek suya nüfuz eden yeşil ışık kullanılır.

Kaynakça

• www.nasa.gov
• www.academia.edu/
• www.leddartech.com/
• www.neonscience.org/