SES ÖLÇME SİSTEMLERİ Dr. Yıldırım Bahadırlar TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Bilişim Teknolojileri Enstitüsü I. Giriş II. Dünya şavaşından bu yana kullanımda olan Ses Ölçme Sistemleri (SÖS), günümüzde donanım teknolojilerindeki ve sayısal işaret işleme yöntemlerindeki gelişmeler sonucunda askeri alanda, üç ana konuda hedef tespit ve teşhis araçı olarak önemini korumakta ve kullanılmaktadır. Bu konular, topçu atışlarının tespit ve teşhisi, yerleşim alanlarında faaliyet gösteren keskin nişancı atışlarının tespiti ve kendi başına çalışan, yerde konuşlandırılmış algılayıcılar vasıtası ile kara araçları ve helikopterlerin gözetimidir. Ses ölçme sistemleri, hedefin ürettiği yüksek şiddetli sesleri çok sayıda algılayıcı kullanarak birçok noktadan ölçen ve tespit işlemini gerçekleştiren, pasif hedef tespit ve teşhis sistemleridir. Algılayıcılarına ulaşan silah ve araç seslerinin göreli varış zamanlarını ölçerek hedef yönünü tespit ederler. Modern ses ölçme sistemlerinde yer alan ses tanıma yordamları ve çeşitli hedeflere ait özniteliklerin bulunduğu dayanak kütüphaneleri kullanılarak hedef teşhisi de yapılabilmektedir. Ses ölçme sistemlerinin hedef tespit ve teşhis sonuçlarının doğruluğu, sesin atmosferde yayınımı sırasında uğradığı bozunumlar, rüzgar ve arazi koşulları, yoğun çevresel gürültü ve yerleşim alanlarındaki ses yansımaları gibi etkiler tarafından sınırlandırılır. Fakat, günümüz teknolojisi ile gerçeklenen ses ölçme sistemleri askeri alanda istenen doğrulukla hedef tespiti yapabilmektedir. Hedef tespit ve teşhis doğruluğu konusundaki geliştirme çalışmaları Amerika Birleşik Devletleri, Almanya, Fransa, İngiltere ve İsrail gibi ülkelerde devam etmektedir. Bildirinin izleyen bölümlerinde yukarıda değinilen üç konuda görev yapan modern ses ölçme sistemlerinin özellikleri ve tespit doğrulukları hakkında bilgiler verilmektedir. II. Topçu Ses Ölçme Sistemleri Topçu ses ölçme sistemleri muharebe sahasında namlu ağzı sesini kullanarak düşman topçusunun yerini saptayan, dost topçuya da onun mermi paralanma sesini kullanarak atış tanzimi yaptırabilen sistemlerdir. Modern topçu ses ölçme sistemleri, birbirlerinden 1-2km aralıklı yerleştirilen, sayıları bir sistemde sekizi bulabilen algılayıcı kümeleri ve bunların bağlı bulunduğu bir merkezi birimden oluşur. Algılayıcı kümelerinde genellikle, üç mikrofonlu ses algılayıcı sistemi, örneksel-sayısal çeviriciler, tespit ve teşhis yordamlarının çalıştırıldığı bilgisayar ve genellikle elektronik karıştırmaya karşı dayanıklı VHF taktik radyo alıcı/vericisi bulunmaktadır. Merkezi birimde aynı özellikleri taşıyan alıcı/verici sistemi, hedef tespit ve teşhis için karar tümleştirme işleminin yapıldığı bir bilgisayar sistemi yeralır. Merkezi birimdeki bilgisayarda hedefler sayısal haritalar üzerinde gösterilir. Merkezi birimde ya da algılayıcı kümelerinde bulunan meteoroloji ölçme sistemleri ile elde edilen hava koşullarına ait bilgiler, ses ölçmelerinde düzeltmeler yapmak üzere, tespit doğruluğunun artırılması için kullanılır.
Merkezi birim ve algılayıcı birimlerinin herbiri 15-20 dk. da kurulabilmekte ya da kaldırılabilmektedir. Algılayıcı birimler batarya kutusu da dahil olmak üzere yaklaşık 80 kg. ağırlıktadır. Merkezi birim bir şelter içine yerleştirilmiştir. Sistemler, topçu mermisi ile dağlık arazide 20km uzaklıktan yapılan testlerde 23m dairesel hata olasılığına inecek şekilde başarı sağlamıştır. Daha uzak mesafelerdeki testlerde hata, mesafenin %0.5 oranında artmaktadır. Havanlar ile yapılan testlerde de benzer sonuçlar alınmıştır. Modern topçu ses ölçme sistemleri bir bölgenin 24 saat kesintisiz gözetimini yerine getirmenin yanında yeni bir kullanım konseptini de ortaya çıkmaktadır. Modern ses ölçme sistemleri kara gözetleme radarları ile entegre çalıştırılarak, ilk temas ya da sıcak çatışma anında bu tip radarlara bir ön uyarıcı unsur olma görevini yapabilmektedir. Radarların yerdeğiştirme anlarında ise gözetim görevini tamamen yüklenebilmektedir. Modern ses ölçme sistemlerinde silah teşhis kabiliyetlerinin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar sürdürülmektedir. İleri modellerde roket fırlatıcılarını da kapsayacak frekans bölgesinde, yüksek seçiçilik özelliği ile çalışan sistemler bulunacaktır. Şekil-1 : Ses Ölçme Sistemi algılayıcı birimi. Şekil-2 : Modern topçu ses ölçme sistemi merkezi birimindeki bilgisayar.
III. Keskin Nişancı Ses Ölçme Sistemleri Kuvvetlerin barış koruma operasyonlarında karşı karşıya kaldıkları sorunlardan birisi de keskin nişancıların yerleşim alanlarındaki faaliyetleridir. Keskin nişancılar sivil giyimli olup bazen de yerel gruplar tarafından da desteklenmektedir. Tespit edilmeleri güçtür. Atışlarını bina çatılarından ve bina aralarından yaptıkları için atıştan hemen sonra saklanmaları kolay olmakta, yerleri kolayca tespit edilememektedir. Modern ses ölçme sistemlerinin daha önce değinildiği gibi bir diğer kullanım alanı da bu gibi ortamlarda faaliyet gösteren keskin nişancı atışlarının tespit edilmesidir. Keskin nişancı ses ölçme sistemleri topçu ses ölçme sistemlerine göre daha küçültülmüş yapıdadır. Bu sistemler algılayıcı kümesi olarak bir üç-ayak üzerine yerleştirilmiş, 4-8 mikrofondan oluşan algılayıcı sistemlerini kullanmaktadır. Sayısallaştırma ve tespit işlemleri dayanıklı yapıdaki bir dizüstü bilgisayarda gerçekleştirilmektedir. Yerleşim alanı içinde 200m mesafeden, 2 o -3 o yatayda, 5 o düşeyde hata payı ile tespit yapabilmektedir. Aynı sistemden 50-300m içinde bir tane daha kullanıldığında mesafe ölçümü de yapabilmektedir. Sistemlerin mesafe ölçmedeki hataları 200m ye kadar %10 dur. İki ya da daha fazla birim kullanarak mesafeyi 1100m ye kadar, %20 hata düzeyi ile artırmak mümkündür. Ayrıca benzer ses ölçme sistemlerinin asker başlığına monte edilen tipleri, araç konvoylarına yerleştirilmiş modelleri ve bir yere kurulabilir yapıda olanları mevcuttur. Asker başlığına monte edilen sistemler 1000m mesafeye kadar, 3 o yatayda, 5 o düşeyde hata ile atışları tespit edebilmektedir. Bu sistemlerdeki geliştirme çalışmalarına halen çeşitli firmalar mali destek alarak devam etmektedir. Şekil-3 : Keskin nişancı atışlarını tespit için kullanılan mikrofon algılayıcı dizisi.
IV. Yerde Kendi Başına Çalışan Ses Ölçme Sistemleri Genelde, yerde kendi başına çalışan algılayıcılar birçok fiziksel olguyu aynı anda ölçen algılayıcı sistemleridir. Örneğin, akustik algılayıcılar yanında, yer dalgasını algılayan sismik mikrofonlar, basınç algılayıcıları, kimyasal algılayıcılar, kızıl-ötesi ve normal ışığa duyarlı kamera ve meteorolojik algılayıcılar bulundurabilirler. Helikopterden bırakılabilen, GPS (Global Positioning System) alıcısı ile donatılmış tipleri geliştirilmiştir. Bu tür sistemlerdeki akustik diziler ses ölçme işlemini yerine getirerek helikopterlerin ve kara araçlarının tespitini, teşhisini ve hareketlerinin izlenmesini sağlarlar. On çeşit helikopteri rotor gürültüsünden teşhis edebilen modeller geliştirilmiştir. Birçok birimden oluşan, dağıtık bir algılayıcı şebekesi içinde, işbirliği içinde çalıştırılarak yüksek doğruluklu ve sürekli bir gözetim imkanı yaratırlar. Küçültülmüş ses ölçme sistemlerinin insansız hava araçlarına (İHA) monte edilme çalışmaları da sürdürülmektedir. İnsansız hava araçlarında bulunan elektro-optik algılayıcıların 2-3km olan görüş alanları ses ölçme sistemleri kullanılarak ufuk ötesi mesafelere doğru genişletilmek istenmektedir. Ses ölçme sistemleri İHA nda ön-uyarıcı algılayıcı görevini yerine getirecektir. Şekil-4 : Uzak alanda kendi başına çalışabilen, 8 mikrofonlu dairesel bir akustik dizi ile donatılmış çok-algılayıcılı bir algılayıcı sistem. V. Sonuç Modern ses ölçme sistemleri ufuk ötesini ya da sütre gerisini gözetleyebilen, pasif hedef tespit ve teşhis araçları olarak askeri alandaki önemli yerlerini korumaktadır. Pasif nitelikleri nedeniyle tespit edilmeleri güçtür. Geniş bir alanda gözetim sağlayabilir, gece ve sisli havalarda gözetimi devam ettirebilirler. Modern sistemler, kabul edilebilir doğruluk oranlarına ulaşmıştır. Hedef tespitine yönelik ses sınıflandırma/tanıma çalışmaları sürdürülmektedir. Küçültülmüş yapıdaki ses ölçme
sistemleri ise yukarıda değinilen yeni kullanım konseptlerini gündeme getirmiştir. Ülkemizde, modern ses ölçme sistemlerinin yeni kullanım konseptleri de dikkate alınarak, ulusal ARGE faaliyetleri çerçevesinde, milli olanaklarla geliştirilmesi ve uygulamaya alınması planlama çalışmalarının amaçları içinde olmalıdır. Kaynakça [1] ADOP 2000 Kara Kuvvetleri Ateş Destek Otomasyonu Master Plan ve Mimari Tasarım Projesi, ASELSAN ın ana yüklenici olduğu MSB-ARGE Projesi, 2000. [2] Rupert Pengelley, Counter-Battery Systems-Varied capabilities are essential for weapon location, Janes International Defense Review, sayfa 37-42, 7/1997. [3] Weapons and Equipment, New Axoustic Artillery Location System Offered for German Army, Janes International Defense Review, sayfa 23, 12/1997. [4] Mark Hewish, Rupert Pengelley, Sniper Fire at Their Peril -Detection technologies permit rapid counter-fire, Janes International Defense Review, sayfa 30-36, 7/1997. [5] Mark Hewish, Silent Sentinels Lie in Wait: Unattended ground sensors -UGSs expand the type and volume of battlefield information, Janes International Defense Review, sayfa 48-52, 1/1998.