A Three-dimensional Short Range Target Positioning Algorithm From Ultra Wide Band Radar Data

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011Aşırı Geniş Bant(AGB) teknolojileri son yıllarda üzerinde çok çalışılan ve gelecek vaad eden bir konudur. Aşırı Geniş Bant teknolojileri genel olarak geniş bir frekans bandı kullanılarak düşük güçte sinyal ile kablosuz iletişim temeline dayanır. Gönderilen geniş bantlı sinyallerin gücünün çok düşük olması bant içinde çalışan diğer teknolojileri engellemeden çalışmasına olanak vermektedir. Düşük güç sebebiyle sinyaller kısa mesafe yol katedebilse de bandın genişliği sebebiyle çok yüksek hızla veri transferi mümkündür. Ayrıca geniş bir frekans bandının kullanılması optik dalgaların geçemediği katı cisimlerden de geçerek duvar arkası, yer altı, göçük altı cisim ya da canlı algılama, konumlandırma ve görüntüleme gibi uygulamalarda kullanım için AGB radarları uygun hale getirmektedir. Bu tez kapsamında da AGB radar kullanılarak alınan verilerden hedef belirleme uygulaması için bir algoritma geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda literatürde olan veri ön-işleme yöntemleri incelenmiş ve gerçeklenmiş, daha sonra zaman domeninden uzamsal düzleme geçiş yapan migrasyon algoritmaları ele alınmıştır. Bu migrasyon algoritmaları arasından geometrik migrasyon yöntemi olan SAR migrasyon yöntemi seçilmiştir. Genlik ve işaret gürültü oranı büyüklüğünden olasılık bilgisine geçilmesi ve bu olasılık değerlerini üç boyutlu uzayda birim hacimlere doğru olarak atanması için bir algoritma geliştirilmiştir. Novelda firmasının üretmiş olduğu aşırı geniş bantlı radar kiti ile ölçümler yapılarak geliştirilmiş olan algoritmanın başarımı test edilmiştir. Sonuçlar oldukça başarılı bulunmuş ve çalışmanın devamı olarak yapılacak duvar arkası konumlandırma uygulamalarında duvar kompanzasyonu yapılması ile birlikte uygulanabilir olduğu öngörülmüştür.Ultra Wide Band(UWB) technology has become a very promising and highly studied subject of late years. Ultra wide band Technologies are generally based on wireless communications using a wide frequency band and low signal power. The use of low signal power enables working with other wireless technologies operating in the band without high interference. Use of low power results in a low range however it is possible to reach very high data transfer rates due to the use of wide band. Use of wide frequency band also gives the ability to penetrate through walls, earth and solid metarials which optical waves cannot. In this study, our aim was to develop a three dimensional target detection and positioning algorithm using UWB data. As first step, the data pre-processing techniques are researched and implemented. Then, the migration algorithms which do the transformation between time domain and spatial domain are researced. A geometrical method called SAR migration algorithm is chosen among the migration techniques. An algorithm has been developed to gather probability information using amplitude and signal to noise ratio (SNR) and assigning the probabilities to unit volumes truly. The success of the algorithm has been tested with the measurements using the UWB radar kit produced by Novelda. The results have been considered as successful and our algorithm is considered as usable with through wall positioning system on condition that a wall compensation will also be implemented.Yüksek LisansM.Sc