BE- Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/257

Gözat

Çıkarma tarihi ile BE- Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Dizinde bir noktaya atla:
  • Öge
    Mikrodalga Soğurucu Tasarımı
    (Bilişim Enstitüsü, 2017) Çatalkaya, İbrahim ; Kent, Sedef ; 705072004 ; Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama ; Satellite Communication and Remote Sensing
    Elektromanyetik girişim (Electromagnetic Interference, EMI), elektromanyetik uyumluluk (Electromagnetic Compatibility, EMC), anten yayılım paterni (Antenna Radiation Pattern, ARP), radar kesit alanı (Radar Cross Section, RCS) gibi ölçümlerin doğru ve güvenilir olarak yapılabilmesi için ölçülecek ekipman civarında, ölçümlerin doğruluğunu etkileyebilecek herhangi bir bozucu elektromanyetik (Electromagnetic, EM) dalga kaynağı veya kaynaktan gelen dalgaları yansıtan bir nesne bulunmamalıdır. Genellikle elektronik cihazlardan yayılan istenmeyen veya kaçak elektromanyetik sinyal radyasyonu, yayılan radyasyon güçlü olduğunda canlılar için de ciddi tehlike oluşturabilir ve yakınlarda bulunan diğer elektronik cihazlarda arızalara sebep olabilir. İşte bütün bu nedenlerden dolayı istenmeyen veya kaçak EM sinyal yayılımının tespiti çok önemlidir. Doğru ve güvenilir ölçüm sonuçları elde etmek, ölçümlerin bozucu EM dalga kaynağı veya yansımaya sebep olabilecek nesnelerin bulunmadığı açık bir alanda yapılması ile mümkündür. Ancak günümüzde bütün frekans bandlarının yoğun olarak kullanılması nedeniyle ölçüm yapılacak noktada çok fazla bozucu EM dalga kaynağının bulunması, yansımaya sebep olabilecek nesnelerin bulunmadığı böylesi bir açık alan bulmanın zorluğu, açık alandaki ölçümün doğruluğunu etkileyebilecek sıcaklık, nem vb. gibi çevresel etmenlerin çok değişken olması gibi nedenlerden dolayı ölçümlerin açık alanda yapılması pek mümkün değildir. Bu halde ölçümler, yansıyan veya saçılan dalgaların sebep olduğu hatalı ölçüm sonuçlarını önlemek, doğru ve güvenilir sonuçlar elde etmek için duvarları, tavan ve tabanı EM soğurucularla kaplanmış, kapalı bir alanda çalışılmasına olanak sağlayan, yansımasız oda olarak adlandırılan kapalı ortamlarda yapılır. Yansımasız odalar, serbest uzay şartlarını kapalı bir ortamda elde etmek için oluşturulmuş yapılardır. EM soğurucular ölçümler sırasında üzerlerine gelen EM dalgaların yansımalarını engellemek, istenmeyen veya rastgele yayılan EM radyasyonu önlemek için kullanılırlar. Soğurucular, EMC, EMI, ARP ve RCS ölçümlerinin kapalı bir ortamda doğru ve güvenilir olarak gerçekleştirilmesi için vazgeçilmez unsurlardır. Birçok elektronik sistem soğurucular yardımıyla geliştirilmiştir. EM soğurucuların soğurma performansı yapılan ölçümlerin doğruluğunu etkileyen en önemli faktörlerdendir. Soğurucular yapılarında kullanılan malzemelerin kimyasal, fiziksel, elektriksel özelliklerine veya geometrilerine bağlı olarak düşük yansıma katsayısına sahip yapılardır. Soğurucu malzemenin elektriksel özellikleri diğer faktörler yanında soğurma performansı üzerinde oldukça etkilidir. Mikrodalga soğurucular EM dalgaları, sahip oldukları dielektrik veya manyetik kayıplar sayesinde soğururlar. Soğurulan EM dalga zayıflar ve sahip olduğu enerji ısı enerjisine dönüşür. Soğurucunun soğurma kapasitesi, soğurucu malzemenin dielektrik ve manyetik geçirgenlik özelliklerine bağlıdır. Soğurucuda kullanılan malzemenin bağıl dielektrik sabiti elektriksel faktörlerin en önemlilerinden biridir. Bağıl dielektrik sabiti, malzeme içinde depolanan elektrostatik enerjinin bir ölçüsüdür ve EM dalganın malzeme içindeki yayılım hızını etkiler. Soğurucular çalışma şekline göre genel olarak rezonans (resonating) ve kademeli (graded) soğurucular olmak üzere iki ana kategoriye ayrılırlar. Yansımasız odalarda EMC / EMI ölçümlerinde çoğunlukla, en çok bilinen, geniş bandlı kademeli soğuruculardan olan kama veya piramit tipi EM soğurucular kullanılır. Gelen EM dalgaların büyük bir kısmını soğurması için soğurucuların düşük yansıma katsayısına sahip, geniş bir frekans bandında ve geniş bir geliş açısı aralığında iyi bir soğurma performansına sahip olması beklenir. Böylece, kapalı bir alanda oldukça iyi bir şekilde serbest uzay şartları sağlanmış olur. Yansımasız odanın kullanılabilir alanını daraltmaması için oda içinde kullanılacak soğurucuların yüksekliklerinin mümkün olduğunca az olması tercih edilir. Kama veya piramit tipi soğurucuların yüksekliğinin fazla olması yansımasız odanın kullanılabilir alanını sınırlar. Bu sebeple boyutları küçük yansımasız odalarda kullanım alanları sınırlıdır. Yansımasız odalarda kullanılan soğurucuların soğurma performansı kullanılan malzemenin elektriksel özellikleri gibi birçok parametre yanında soğurucu geometrisine de bağlıdır. Özellikle geniş bandlı soğurucularda soğurucunun geometrik şekli soğurma performansı üzerinde önemli etkenlerden biridir. Soğurucuların geliştirilmesi sürecinde farklı geometriler kullanılmıştır. Piramit, kama, kesik kama (truncated wedge) gibi birçok farklı soğurucu geometrisi vardır. Serbest uzayın empedans değerinden soğurucu tabanına doğru düzgün empedans geçişi sağlamaları nedeniyle kama veya piramit tipi konik yüzeylerin daha iyi soğurma performansına sahip olduğu söylenebilir. Bu tür yüzeyler sahip oldukları geometri sebebiyle düzgün empedans geçişi sağlarlar. Kademeli empedans geçişi, yansıyan EM dalganın minimum olduğu bir empedans uydurma devresi gibi davranır. Kama veya piramit tipi soğurucularda empedans uyumsuzlukları minimum seviyede olmaktadır. Bu soğurucular kullanılarak soğurucu üzerine gelen EM dalganın enerjisi maksimum seviyede soğurulmaktadır. Ayrıca soğurucu yapının her bir elemanının (kama, piramit) boyutu gelen EM dalganın dalga boyuna göre daha büyük olduğunda EM dalga, soğurucunun sahip olduğu geometri sebebiyle, geri yansıtılmadan önce soğurucunun yüzeyleri arasında defalarca yansımaya uğrayacaktır. Yanyana yüzeyler arasında defalarca yansımaya uğrayan EM dalga her yansımada bir miktar soğurulacak ve enerjisini büyük oranda kaybedecektir. Yüksek frekanslarda, kamanın kenarındaki uç noktalardan kaynaklanan ve soğurma performansını etkileyen kırınım etkisi de saçılan elektrik alana dikkate değer ölçüde katkı yapmaktadır. Bu nedenle bu tür yapıların sayısal analizinde kullanılan yöntemlerde kırınım etkisinin de dikkate alınması gereklidir. Moment yöntemi (Method of Moments, MoM) bu amaçla kullanılabilecek yöntemlerden biridir. Buradan yola çıkarak, soğurucu yapının geometrisinde yapılacak değişikliklerle empedans uyumunda ve soğurucu yüzeyler arasındaki yansıma sayısında dikkate değer iyileştirmeler sağlanabilir ve soğurma performansı arttırılabilir. Bu tez çalışmasında, soğurucularının soğurma performanslarını, yapılarında kullanılan malzemelerin kimyasal, elektriksel vb. özelliklerinde herhangi bir değişiklik yapmadan, yalnızca soğurucu geometrisine yönelik iyileştirmeler yaparak arttırmak amaçlanmıştır. Bunu yaparken kullanılan yöntem, daha iyi empedans uyumu sağlayacak, EM dalga geri yansıtılmadan önce soğurucu elemanların yüzeyleri arasında çok sayıda yansıma sağlayacak bir soğurucu geometrisi elde etmeye dayanmaktadır. Aynı zamanda soğurucu performansının analizinde kullanılan yöntemlerde de iyileştirmelerin yapılması hedeflenmiştir. Kama şeklindeki soğurucuda empedans geçişi serbest uzaydan soğurucu tabanına doğru doğrusal olarak değişir. Daha iyi empedans geçişi ve soğurucu yüzeyleri arasında çok sayıda yansıma sağlamak için kama soğurucunun yüksekliğinin arttırılması, diğer bir ifadeyle tepe açısının azaltılması gereklidir. Ancak soğurucu yüksekliği, yansımasız odanın ölçüm için kullanılabilecek alanını sınırlar. Bu sebeple yüksekliği fazla olan soğurucuların yarı yansımasız veya küçük boyutlu yansımasız odalarda kullanımı sınırlıdır. Yansımasız odaların ölçüm alanını artırmak, aynı veya daha iyi soğurma performansı elde etmek ancak daha az yüksekliğe sahip farklı soğurucu geometrileri kullanarak mümkündür. Kama şekli yerine doğrusal olmayan bir soğurucu geometrisi kullanmak yansımasız odanın ölçüm alanını arttırarak EMI / EMC ölçümlerinin performansını arttırmaya yardımcı olur. Ayrıca doğrusal olmayan soğurucu geometrisi daha düzgün bir empedans geçişi ve / veya soğurucu yüzeyleri arasında daha fazla sayıda yansıma sağlar. Bu çerçevede bu tez çalışmasının katkısı, soğurucu yüzey fonksiyonlarını elde etmeyi sağlayacak bir yöntem önererek geleneksel kama soğurucudan daha iyi soğurma performansına sahip soğurucular elde etmektir. Çalışmada soğurucu yapılardan saçılan elektrik alanı elde etmek için Periyodik Moment Yöntemi (Periodic Moment Method, PMM) kullanılmıştır. Elektrik alanı soğurucu yapının ekseni doğrultusunda kutuplanmış düzlem EM dalganın (TM modu) yansıma değerleri dikkate alınmıştır. TM modu yansıma performansı, TE modu yansıma performansından daha kötü olduğu için çalışma TM modu ile sınırlıdır. Tezin organizasyonu şu şekildedir: Literatür araştırması kapsamında EM soğurucuların tarihçesi, gelişimi incelenmiş, periyodik soğurucuların çeşitleri, yansımasız odalar ve soğurucuların yansımasız odalarda kullanımından bahsedilmiştir. Tez çalışmasında kullanılacak yöntemlerin açıklanması kapsamında EM dalganın periyodik soğurucu yapılardan saçılması incelenmiş, teorik altyapı oluşturması amacıyla periyodik soğurucu yapıların analizinde kullanışlı bir araç olan PMM açıklanmıştır. Sonraki bölümde elde edilen integral denklemin PMM çözümünün detayları, çözümün referans soğurucu yapı üzerinden kapalı form çift katlı integrasyon yöntemiyle elde edilmesi verilmiştir. Yansıma performansının empedans geçişi ile ilişkisi araştırılmış, dışbükey, doğrusal ve içbükey yüzeylerin yansıma performansları karşılaştırılarak içbükey yüzeylerin dikkate değer şekilde daha iyi yansıma performansına sahip oldukları gösterilmiştir. Çok bilinen bazı içbükey fonksiyonlar temel alınarak soğurucu yüzeylerde kullanılacak, sınır koşullarını sağlayan içbükey fonksiyonların elde edilişi açıklanmıştır. İçbükey yüzey fonksiyonları kullanılarak elde edilen soğurucu yüzeylerin MATLAB optimizasyon araçları yardımıyla en iyi soğurma performansını sağlayacak şekilde optimizasyonu açıklanmıştır. Soğurucu performans analizleri bölümünde soğurucu yapı malzemesi olarak kabul edilen karbon katkılanmış köpükten oluşan kayıplı malzemeye ait dielektrik katsayılarından bahsedilmiş, PMM yöntemi kullanılarak yazılan MATLAB programının doğru çalıştığı gösterilmiş ve soğurucu tasarımlarının PMM hesaplamalarına ait sonuçlar sunulmuştur. Yansıma katsayısı, faz, RCS ve bistatik patern grafikleri her soğurucu yapı için ayrı ayrı verilmiştir. Soğurucu yapıların TM modu yansıma performansı sonuçlarının geleneksel kama soğurucu ve birbirleriyle karşılaştırılması tartışma bölümünde sunulmuştur. Tez çalışmasının genel bir değerlendirmesinin yer aldığı ve ilerleyen dönemde yapılacak çalışmaların irdelendiği sonuç bölümü son bölüm olarak eklenmiştir.
  • Öge
    Entegre bilgi sistemi modeli geliştirilmesi: DataOCEAN©
    (Bilişim Enstitüsü, 2017-12) Özdikililer, Egnar ; Göksel, Çiğdem ; 705102006 ; Satellite Communication and Remote Sensing ; Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama
    Günümüzde veri çeşitliliğinin artması ve veri hacminin çoğalması ile güvenilir, düzenli ve güçlü sistem tasarımı gereksinimi giderek daha önemli hale gelmiştir. Merkezi erişim sağlayan yeni nesil bilişim sistemleri tasarlanarak kullanım yaygınlaştırılmıştır. Bu durum, özellikle kurumlar arası veri paylaşımı ve farklı yapıdaki, sistemler arasındaki entegrasyon çalışmalarını hızlandırmıştır. Dolayısıyla, merkezi erişim amaçlayan sistem tasarım çalışmaları artmış, veri erişimi de web servislerinin yaygın olarak kullanıması ile kolaylaşmıştır. Bu çalışma kapsamında, dağıtık sistemler için; hızlı, doğru ve güvenilir bilgiye erişimde kullanılabilecek yeni bir entegre bilgi sistemi modeli tasarlanmıştır. Tasarlanan model; birlikte çalışabilirlik ilkelerini koruyan, hibrid yapı temelli, birden fazla sistemi barındıran, entegrasyonu web servisleri aracılığı ile sağlayarak, çok yönlü veri akışına olanak tanımaktadır. Uzun vadede konum ve zaman kavramlarına dayanarak verileri analiz etmeyi, yönetmeyi ve işlemeyi de amaçlamaktadır. Model, bilişim sistemi çalışmaların kavramsal merkezini (çekirdeğini) temsil etmesi, ayrıca kurumlar arası veri tekrarı durumunda, en doğru verinin tespiti ve güvenilir bilginin alınmasını sağlayacak şekilde kurgulanmıştır. Veri tekrarının, tutarsız analiz sonuçlarına neden olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, oluşturulan bu entegre bilgi sisteminde, uluslar arası standartlara uygunluk esas alınmıştır. Birlikte çalışabilirlik ilkesi gereğince, sadece verileri aynı standartta saklamak ve/veya kullanmak değil, merkezi bilgi/veri sistemi tasarımının benimsenerek, verilerin paylaşılması ve ortak kullanılmasının sağlanması çok önemlidir. "Entegre bilgi sistemi modeli geliştirilmesi: DataOCEAN©" konulu tez çalışmasında tasarlanan model ve sistem prototipi Servis Yönelimli (Servise Oriented Architecture – SOA) yapıyı temel alan ve Nesne Yönelimli (Object Oriented - OOA) mimari yapısına benzerlikler taşımaktadır. Kullanılan iskelet uygulaması (framework), MVC mimari tabanlı (Model-View-Controller) yazılmış, özgün bir çalışmadır. REST (Representational State Transfer) yaklaşımı ile tasarlanmış, RESTful ve SOAP (Simple Object Access Protocol) servis mimarilerine ilişkin web servisleri hazırlanmış, sistemin yönetim panelinin içereceği alanlar yazılmış ve test edilmiştir. Uygulama dili olarak PHP (Hypertext Preprocessor) tercih edilmiş, konumsal veri gösterimi için GoogleMAPs kullanılmıştır. Çalışma süresince oluşturulan web servislerinin entegre edildiği yapı DataOCEAN©-DO (Veri Okyanusu) olarak, oluşturulan web servisleri kütüphanesi ise OceanLIBRARY©-OLY (Okyanus Kütüphanesi) olarak anılacaktır. DataOCEAN© sistem modelinde veri yapıları web servisleridir. Web servisleri, sistem kütüphanesine entegre edilme aşamasında, nesne tabanlı programlamada kullanılan hiyererşik oluşumla tanımlanmaktadırlar (içerdiği veri, servis yapısı, v.b. özellikler ile). Veri sorgulaması, dinamik olarak uygulama kapsamında kodlanan web arayüzü aracılığı ile gerçekleşmektedir. Web arayüzünde özgün sorgu yazıldıktan sonra, sorgu işleme aşamasında veri havuzundan kullanılacak web servisleri tespit edilir. Sistemde anlık olarak erişilebilir olan, veri doğruluğu en yüksek servislerden bilgi toplanır, web arayüzünde ilgili formatta sonuç sunulur. Kullanıcı, verinin kaynağı olan kurum ve/veya yapıyı bilmeden, alınan sonucun güncel ve sorgulama anı için en yüksek doğrulukta olduğunu bilmektedir. Dolayısıyla, kullanıcının yüksek yetkinlikte olması beklenmemektedir. Sunulan modelin temel amacı, yazılım sürecini kısaltmaktır. Sistem, bilgi sistemlerinde bulunan verileri paylaşabilmeye uygun mimari ile tasarlanmış olması nedeniyle birlikte çalışabilirlik konusunda da iyi bir örnek olduğu düşünülmektedir. Tasarlanan DataOCEAN© mimarisinde birbirinden farklı sistemler veri alışverişinde bulunmaktadır. Özgün sorgulama platformu sunan ara yüzü ile sorgulama anında sistemde aktif olan web servisleri arasından doğruluk derecesi en yüksek olan servis/servisler seçilerek, işlemi kısa sürede hızlı ve doğru sonuçlandırmaktadır. Bu çalışmanın giriş bölümünde, çalışmanın özeti, kullanılan yöntemler ve sistemin yapısı özetlenmiş, veri ve veri çeşitliliği konularında yapılan çalışmalara değinilmiştir. Birinci bölümde çalışmanın temeli olan web servisleri, OOA, SOA (REST ve SOAP), MVC mimarileri incelenmiştir. İkinci bölümde araştırma yöntemi, geliştirilen DO mimarisi ve OLY kütüphanesi açıklanmıştır. Üçüncü bölümde yazılan prototip uygulama ve alınan sonuçlar irdelenmiştir. Sonuç bölümünde sonuçlar özetlenmiş, hedeflenen sonraki çalışmalar ve çalışmanın katkıları belirtilmiştir.
  • Öge
    Amaca uygun olarak yansıma ve iletim karakteristikleri değiştirilebilen yapısal yüzey malzemesi
    (Bilişim Enstitüsü, 2017-12) Döken, Bora ; Kartal, Mesut ; 705102005 ; Satellite Communication and Remote Sensing ; Uydu Haberleşmesi Ve Uzaktan Algılama
    Kablosuz iletişim sistemleri günümüzde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Sınırlı sayıdaki frekans bantlarının yoğun kullanımı sebepleriyle kapalı ortamlardaki birçok haberleşme sistemi aynı frekans bandını kullanmak zorunda kalmış ve sistemler arası girişim önemli bir problem haline gelmiştir. Kablosuz sinyallerin istenmeyen mesafelere iletimi de bilgi güvenliğinin sağlanması açısından önemli bir problem olmaktadır. Gelişmiş işaret işleme teknikleri ve anten tasarımları ile bu problemler çözülmeye çalışılmaktadır. Bütün bu sorunların çözümü ile ilgili önemli bir yaklaşım tarzı kablosuz ağların birbirlerinden izole edilmeleridir. Kablosuz ağların birbirlerinden izolasyonları ise binaların iç ve dış yüzeylerinin istenmeyen işaretleri engelleyen, istenilen işaretleri geçiren frekans seçici filtreye dönüştürülmeleri ile gerçekleşebilmektedir. Dielektrik ortam üzerine yerleştirilmiş periyodik iletken yama veya açıklık dizileri frekansa göre değişen yansıma ve iletim özellikleri göstermekte ve frekans seçici yüzeyler (FSY) olarak adlandırılmaktadırlar. Anten ve mikrodalga alanlarında birçok uygulamaları bulunmaktadır. Çok bantlı mikrodalga antenler, radomlar, dalga kılavuzu uygulamaları, yansıtıcı antenler, yapay manyetik iletkenler, demet bölücüler, emici yüzey tasarımları vs. bu uygulamalara örnek olarak verilebilir. Son yıllarda kablosuz haberleşme sistemlerinde görülen girişim, güvenlik, işaret güç seviyesi problemlerine sunduğu çözümler dolayısıyla incelenmektedirler. 2.4 GHz (2.4–2.4835 GHz) ve 5.8 GHz ISM (5.725–5.850 GHz) serbest frekans bantları bina içi kablosuz iletişimlerde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Gelecekte bina içlerindeki bütün elektrikli ev aletlerinin, haberleşme ve kontrol sistemlerinin bu frekans bantlarını kullanmaları öngörülmektedir. Haberleşme teknolojilerindeki hızlı gelişmeler, iletim ortamlarının yapısının ve kullanıcı taleplerinin zamanla değişebilmesi FSY'lerin davranışlarının da amaca uygun olarak değiştirilebilmesi ihtiyacını doğurmaktadır. Bu sebeple, tez çalışmasında 2.4 GHz ve 5.8 GHz ISM kablosuz haberleşme frekansları bantları iletiminin amaca uygun kontrol edilebilmesi hedeflenmiştir. Tasarlanan yüzey malzemesinin amaca uygun olarak değiştirilebilen dört farklı frekans karakteristiğine sahip olması öngörülmüştür: 2.45 GHz ve 5.8 GHz ISM bantlarının her ikisinin de durdurulması veya iletilmesi, 2.45 GHz ISM bandının durdurarak 5.8 GHz ISM bandının iletilmesi ve 2.45 GHz ISM bandı iletilirken 5.8 GHz ISM bandının durdurulması. Hedeflenen frekans bantları durdurulduğunda yüzey malzemesinin iletim katsayısının minimum -10 dB olması hedeflenmiştir. Tez çalışmalarında FSY geometrileri araştırılarak FSY geometrilerin frekans cevaplarını etkileyen etmenler belirlenmiştir. Eşdeğer devre yönteminin kullanılması ile FSY parametrelerinin yüzeyin frekans cevabı üzerindeki etkileri belirlenmiş ve tasarımlar bu bilgilerin ışığında şekillendirilmişlerdir. Yüzeylerin benzetimleri Ansoft HFSS programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. FSY'lerin eniyilemesi eşdeğer devre yönteminden elde edilen bilgiler doğrultusunda HFSS programının parametrik analiz özelliği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez süresince gerçekleştirilen tasarımlar ile on dört farklı tasarım gerçekleştirilmiştir. Bu tasarımlardan beş tanesi dergilere yayınlanmak üzere gönderilmiş, dört tanesi kabul almış diğer bir tanesinin hakem süreçleri devam etmektedir. İki yeni çalışma gönderilmek üzere dergilere hazırlanmaktadır. Ayrıca, konu ile ilgili konferanslara da katılım sağlanarak dört farklı çalışma buralarda anlatılmıştır. FSY'lerin tasarım aşamalarında karşılaşılan problemler ve çözüm önerileri aşağıda özetlenmiştir: Birden fazla durdurma bandına sahip FSY tasarımlarında, birim hücrede bulunan ve durdurma bantlarını belirleyen geometriler arasındaki girişim eniyileme aşamasını zorlaştırmakta, hatta başarısız olmasına bile yol açabilmektedir. Sorunun çözümü için tez çalışmalarında üç farklı öneri getirilmiştir. Birinci öneride girişim etkisini kontrol edebilmek için aynı parametre değerlerine sahip benzer geometriler farklı katmanlara yerleştirilmiştir. Her bir katman ayrı bir frekans bandını durdurmaktadır. Geometrilerin benzer olması özellikle farklı geliş açılarında ortaya çıkabilecek beklenmeyen sonuçların ihtimali azaltmaktadır. Girişim etkisi uzaklığın karesi ile orantılı olarak azaldığından girişim etkisini kontrol edebilmek için ikinci öneride iç içe geçmiş geometrilerden yararlanılmıştır. Kare döngü, dairesel döngü veya dört bacaklı yüklü geometriler gibi özel geometriler seçilerek iç içe geçen geometriler arasındaki mesafe sabit yapılmıştır. İç içe geçmiş geometriler arasındaki mesafe büyük tutularak girişim etkisi minimize edilmiştir. Çok bantlı FSY tasarımlarında ortaya konan üçüncü öneri geometriler üzerinde girintiler oluşturma tekniğidir. Böylece geometrilerin eşdeğer kapasite değerleri değişmeden, eşdeğer endüktans değerleri değiştirerek FSY'in rezonansı değiştirilebilmektedir. Girintiler geometriler üzerinde uygun yerlerde oluşturularak girişimin rezonans frekansı üzerine olan etkisi minimize edilmiştir. Günümüzde haberleşme teknolojilerindeki hızlı gelişmeler FSY'lerin birden fazla frekans karakteristiğine sahip olması ve amaca uygun frekans karakteristiğinin seçilebilmesi ihtiyacını doğurmaktadır. Tasarlanan yüzeylere gelen 2.45 GHz ve 5.8 GHz frekans ISM bant frekanslarındaki elektromagnetik dalgaların isteğe bağlı olarak durdurulabilmesi veya geçirilebilmesi için FSY geometrilerinin içine varaktör veya PIN diyotlar yerleştirilmiştir. Yüzeylerin anahtarlama ve kaydırma performanslarının arttırılabilmesi için de tez çalışmalarında yeni bir öneri getirilmiştir. Öneriye göre diyotlar periyodik iletken geometriler üzerinde yük yoğunluğunun maksimum olduğu konumlara yerleştirilmelidirler. Aktif FSY tasarımlarında her bir bandın iletim veya durdurma modları arasında değiştirilmesi diğer bandın frekans davranışını olumsuz olarak etkilemektedir. Karşılaşılan bu problemin çözümünde, çift bantlı pasif FSY geometrileri tasarımlarında geliştirilen ve durdurma bantlarının birbirlerine olan etkisini minimuma indirgeyen yöntemler aktif FSY tasarımlarında kullanılmıştır. Varaktör diyotların eşdeğer kapasite değerlerinin yüksek olması aktif FSY tasarımlarının durdurma bant genişlikleri oldukça arttırmaktadır. Eşdeğer kapasite değeri düşük olan varaktör diyotların fiyatları oldukça yüksek olmaktadır. Bu durum, aktif FSY maliyetlerini oldukça yüksek değerlere çekebilmektedir. Tez çalışmalarında yeni bir öneri getirilmiş ve uygun değerli endüktanslar varaktör diyotlara seri bağlanarak aktif FSY'lerin durdurma bantları oldukça daraltılmıştır.
  • Öge
    Gezgin haberleşme sistemleri için yalın zamanlama algoritması
    (Bilişim Enstitüsü, 2017-12) Sağlam, Mehmet İzzet ; Kartal, Mesut ; 705032003 ; Satellite Communication and Remote Sensing ; Uydu Haberleşmesi Ve Uzaktan Algılama
    Günümüzde gezgin iletişim sistemlerini kullanan kullanıcı sayısı öngörülenin çok ötesinde artmıştır. Üçüncü nesil iletişim sistemlerinin desteklediği yüksek hızlı veri iletimi sayesinde aboneler kablolu sistemler yerine artık gezgin iletişim sistemlerini tercih etmeye başlamışlardır. Kullanıcı sayısındaki yükseliş yanında kullanıcıların tüketmeye başladığı aylık ortalama veri miktarı yüzlerce Mbyte veya GigaByte seviyelerine yükselmiştir. Günümüzde operatörler yüksek veri trafiğini ve hızını karşılamak için 3GPP (3rd Generation Partnership Project) tarafından geliştirilmiş bir standartlar ailesi olan Dördüncü Nesil (4N) gezgin iletişim sistemlerini tercih etmektedirler. 3GPP, bünyesinde ARIB (Association of Radio Industries and Businesses), ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions), CCSA (China Communications Standards Association), ETSI (European Telecommunications Standards Institute), TSDSI (Telecommunications Standards Development Society), TTA (Telecommunications Technology Association) ve TTC (Telecommunication Technology Committee) olarak toplam yedi telekom standart geliştirme organizasyonunu birleştiren bir ortaklıktır. İlk ticari 4N sistemi TelliaSoneria tarafından 2009 yılında İsveç’te açılmıştır. GSMA (Global System for Mobile communications Association) birliğinin 2017 yılı istatistiklerine göre gezgin haberleşme şebeklerini kullanan kullanıcı sayısı beş milyarı geçmiştir [1]. Kullanıcı sayısındaki kontrolsüz artış, kullanıcılar arasında etkin bir sistem kaynak paylaşımını daha da önemli kılmaktadır. Yeni nesil akıllı telefonlar ve tablet tipi cihazların yaygınlaşmasıyla kullanıcıların kullanım profili değişmiştir. Kullanıcı profili daha önce uzun süreli az sayıda şebekeye bağlanma ihtiyacı şeklindeyken şimdi az miktardaki veri iletim için daha sık şebekeye bağlanma şekline dönüşmüştür. Kullanıcı profili ve sayındaki bu değişimler halen kullanılmakta olan ve kullanıcıların servis alma paylaşımını düzenleyen zamanlama algoritmalarını verimsiz hale getirmiştir. Yukarda sözü edilen nedenlerle günümüzde üçüncü ve dördüncü nesil gezgin veri iletim sistemlerinde kaynakların paylaştırılmasına yönelik yeni bir zamanlama algoritmasının tasarımına şiddetle ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaç doğrultusunda bu tezde, sistem kaynaklarının kullanıcılara etkin paylaşımına olanak sağlayacak yeni bir zamanlama algoritmasının geliştirilmesi ve ürün haline getirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla tezde kullanılacak sistem parametreleri gerçek ve gerçek zamanlı olmayan hizmet alan kullanıcıların ihtiyaçlarına göre belirlenmiş ve kullanıcılara en hızlı/kesintisiz/kaliteli hizmet verebilen dinamik bir zamanlama algoritması geliştirilmiştir.
  • Öge
    Compressed sensing based 3D image reconstruction in digital breast tomosynthesis and micro-bioimaging
    (Bilişim Enstitüsü, 2018) Polat, Adem ; Yıldırım, İsa ; 519901 ; Satellite Communication and Remote Sensing ; Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama
    Meme kanseri, dünyada kadınlar arasında görülen en yaygın kanser türüdür. Kanserin erken teşhisi hastalığın tedavisinde çok önemli bir yer tutmaktadır. Erken teşhis araçlarından biri de görüntülemedir. Elektronik Mühendisliği açısından görüntüleme, görüntü geri çatma teknikleri ve görüntü işleme olarak ele alınmaktadır. Bu doktora tezinde, hızla gelişen görüntü geri çatma teknikleri ve görüntü işleme metotlarındaki yeni yaklaşımların kanserli hücre ve doku (örneğin meme kanseri) üzerine yapılan çalışma alanlarına uygulanması kapsamında iki ana proje çalışılmıştır. İlk proje olarak mevcut görüntü geri çatma algoritmalarının limitasyonları ve tıkanıklıkları göz önünde bulundurularak 12 radyasyon doz seviyesinde gerçek meme fantomu kullanılarak sayısal meme tomosentezinde (SMT) (digital breast tomosynthesis-DBT) sıkıştırılmış algılama tabanlı 3-boyutlu (3B) görüntü geri çatma yöntemleri geliştirilmiş ve önerilmiştir. İkinci proje kapsamında mikro biyogörüntülemede (micro-bioimaging) kanserli hücre kolonisi, tümör, kanserli doku, biyopsi, lab-on-a-chip gibi çeşitli biyolojik örnekleri açısal tarama yaparak 3B görüntüleyebilen 3B biyogörüntüleme cihazı (robotic 3D micro-bioimaging tool) geliştirilmiştir. Hastalık tanı ve teşhisinde medikal görüntüleme önemli bir teknolojidir. Yapısal ve fonksiyonel görüntüleme olarak adlandırılan ve farklı amaçlar için kullanılan iki ana medikal görüntüleme sınıfı mevcuttur. Yapısal görüntüleme ile anatomik yapılar incelenir. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), Röntgen ve bilgisayarlı tomografi (BT) yapısal görüntüleme tekniklerinin en önemlileridir. Fonksiyonel görüntüleme ise insan vücudundaki özel bir fonksiyonu analiz eden bir tekniktir. En önemlileri Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) ve Positron Emission Tomography (PET)'dir. Tomografi Yunan kökenli "tomos" (dilim) ve "graph" (tanımlama) kelimelerinin birleşiminden oluşmuştur. İngiliz mühendis Godfrey Hounsfield ve Güney Afrika doğumlu fizikçi Allan Cormack tarafından 1972 yılında geliştirilmiştir. Bu sebeple Hounsfield ve Cormack 1979 yılında Nobel Tıp Ödülü'ne layık görülmüşlerdir. Bilgisayarlı tomografi (BT), vücut içine girmeksizin vücut içini görüntülemek suretiyle çeşitli hastalıkların tanı ve teşhisinde kullanılmasıyla tıpta devrim yaratmıştır. Radyografinin bir formu olan BT günümüzde çok yaygın bir medikal görüntüleme uygulamasıdır. X-ışın kaynağının bir eksen etrafında döndürülmesiyle toplanan 2-boyutlu (2B) radyografik görüntülerden nesnenin 3B görüntüsü elde edilebilmektedir. Ulusal Meme Kanseri Vakfının (NBCF: National Breast Cancer Foundation, Inc.,) 2010 yılında yapmış olduğu araştırmaya göre her yıl kadınlar arasında 200.000 yeni meme kanseri vakası ve 40.000 ölüm yaşanmaktadır. Türkiye'de Sağlık Bakanlığının 2008 verilerine göre meme kanseri %41.6 oranıyla kadınlar arasında en sık görülen hastalık olmuştur. Bunu %15.3 ile tiroid, %13.5 ile kolorektal, %8.7 ile uterus korpusu, %8.4 ile trakea, akciğer ve bronş, %8 ile mide, %6.5 ile over, %4.7 ile non-hodgking lenfoma, %4.4 ile uterus serviksi, %4.2 ile beyin ve diğer sinir sistemi kanserleri takip etmektedir. Kadın meme dokusu süt üretme bezleri (lobules), süt taşıma kanalları (ducts) ve bağ dokusu (stroma) olmak üzere üç ana kısımdan meydana gelir. Bağ dokusu kan damarları, lenfatik damarlar ve yağ dokusunu çevreler. Bazı kanserler süt üretme bezlerinden başlarken (lobular cancers), çoğunluğu süt taşıma kanallarında (ductal cancers) meydana gelir. Mamografi yönteminin, birçok avantajlarının yanında tanı görüntülemesinde yaklaşık %20 oranında kanserli hücreyi kaçırdığı tahmin edilmektedir. 2B görüntülemeden kaynaklı dokunun üst üste binme problemi mamografinin en büyük kısıtlarındandır. Sayısal meme tomosentezi (SMT) ise yüksek çözünürlüklü 3B görüntü elde etme imkânı sunan yeni görüntüleme yaklaşımıdır. Bu sayede SMT ile geleneksel mamografide karşılaşılan dokunun üst üste binme problemi nedeniyle dokular arasına gizlenen kanserli hücreler daha kolay algılanabilmektedir. SMT'de plakalarla sıkıştırılan meme etrafında bir yay şeklinde ve genellikle 50 derecelik tarama açısı ile hareket eden X-ışın tüpünden gönderilen radyasyon meme altındaki detektöre düşürülerek memenin 2B projeksiyonları elde edilir. Uygulamalarda yaygın olarak SMT'de 11-60 derece tarama açısı ile 9-25 arasında projeksiyon elde edilir. Bu projeksiyonlar daha sonra çeşitli görüntü geri çatma yöntemleriyle geri çatılarak dilim dilim 3B geri çatılmış meme görüntüsü elde edilir. Böylece doku üst üste binmesi problemi nedeniyle meydana gelen yanlış pozitif ve yanlış negatif oranları azaltılabilir. SMT'nin radyasyon nedeniyle sınırlı açıda ve sınırlı sayıda tarama yapması ise dezavantajdır. SMT Y=AX lineer cebirsel denklem formu ile yazılabilen hedef nesnenin (X) 3B geri çatılmış görüntüsünü elde eden yenilikçi bir görüntüleme modelidir. Y=AX formunda Y gözlenen veri (projeksiyon) vektörü, A ışın izleme geometrisini modelleyen sistem matrisi, X ise 3B görüntülenmesi istenen nesnenin vektör formunu göstermektedir. Lineer denklem katsayılarını içeren A sistem matrisi yinelemeli geri çatma algoritmasının uygulanması için elde edilmelidir. Geri çatılan 3B görüntü, sınırlı açıda ve sınırlı sayıda taramayla elde edilen 2B projeksiyonlardan elde edildiğinden eksik veri problemi olarak adlandırılan önemli bir kısıt ortaya çıkmaktadır. Bu kısıtı aşmak için ileri düzey 3B görüntü geri çatma algoritmalarının geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Literatürde bir yinelemeli yöntem olan cebirsel geri çatma tekniğinin (algebraic reconstruction technique (ART)) ve bir analitik yöntem olan filtrelenmiş geri izdüşüm tekniğinin (filtered back projection (FBP)) SMT gibi ileri tıp teknolojisinde uygulandığından bahsedilmektedir. Bu doktora tezinde ART ile 3B görüntü geri çatılmıştır. ART algoritmasında, Y=AX formundaki, ışın izleme geometrisini modelleyen sistem matrisini (A) elde etmek için Siddon'un 3B ışın izleme algoritması kullanılmıştır. ART ile elde edilmiş geri çatılmış 3B görüntünün kalitesini arttırmak için sıkıştırılmış algılama tabanlı bir uygulama olan (compressed sensing based application) 3B toplam değişinti algoritması TV3D (3-dimensional total variation) ART sonrası elde edilen geri çatılmış 3B görüntüye uygulanmıştır. İlk projede iki ayrı alt çalışma yapılmıştır. İlk olarak 3B toplam değişinti temelli maksimizasyon-minimizasyon algoritması (majorization-minimization (MM) based on 3D total variation) yinelemeli görüntü geri çatma literatüründe yenilikçi bir yaklaşım olarak sunulmuştur (ART+TV3D+MM). İkinci olarak ART, ART+TV3D ve ART+TV3D+MM yöntemleri ile elde edilen geri çatılmış görüntüler 12 farklı radyasyon dozu için elde edilerek, sıkıştırılmış algılama tabanlı yinelemeli görüntü geri çatma teknikleri olan ART+TV3D algoritmasının ve bizim önerdiğimiz yeni ART+TV3D+MM yönteminin hastaya uygulanan radyasyon dozunun azaltılabilmesi noktasında uygulanabilirliği araştırılmıştır. İlk proje kapsamında, Lizbon Üniversitesi da Luz S.A. hastanesinde Siemens MAMMOMAT Inspiration system (Siemens AG, Healthcare Sector, Erlangen, Germany) kullanılarak 12 farklı doz seviyesinde yaklaşık 47o açısal tarama aralığında 25 projeksiyonu alınan gerçek meme fantomu (CD Pasmam 1054) için ART, ART+TV3D ve ART+TV3D+MM uygulanarak 3B görüntüler elde edilmiş ve aynı fantomun Siemens MAMMOMAT cihazının filtrelenmiş geri izdüşüm tekniğiyle (FBP) elde edilen geri çatılmış görüntüleri ile kıyaslanmıştır. Siemens MAMMOMAT cihazında know-how'ı bilinmeyen bir filtreleme yöntemine sahip FBP kullanılmaktadır. Sonuçların performansını karşılaştırmak amacıyla önce yinelemeli görüntü geri çatma tekniği olan (iterative reconstruction technique: IRT) ART, ART+TV3D ve ART+TV3D+MM bir analitik fantom için test edilmiştir. Sonuçlar niteliksel ve niceliksel olarak değerlendirilmiştir. Niceliksel değerlendirmede iki metrik olan sinyal-gürültü oranı (signal-to-noise ratio: SNR) ve yapısal benzerlik (structural similarity: SSIM) kullanılmıştır. Daha sonra, 12 dozda alınan CD Pasmam 1054 gerçek meme fantomu projeksiyonları için yinelemeli görüntü geri çatma tekniğinin üç yöntemi (ART, ART+TV3D ve ART+TV3D+MM) kullanılarak elde edilen geri çatılmış görüntüler ile Siemens MAMMOMAT cihazının filtrelenmiş geri izdüşüm tekniğiyle (FBP) elde edilen geri çatılmış görüntüler kıyaslanmıştır. Bu kısımdaki sonuçlar ise hem niteliksel hem de karşıtlık gürültü oranı (contrast to noise ratio (CNR) ve 1B profil değişimi metrikleriyle niceliksel olarak değerlendirilmiştir. İlk proje İstanbul Teknik Üniversitesi ve Lizbon Üniversitesi'nde gerçekleştirilmiştir. İkinci projede, SMT'deki çalışmalardan elde ettiğimiz umut verici sonuçların verdiği ilhamla kanserli hücre kolonisi, tümör, kanserli doku, biyopsi, lab-on-a-chip gibi çeşitli biyolojik örnekleri 3B görüntüleyebilen robotik 3B biyogörüntüleme cihazı (robotic 3D micro-bioimaging tool) geliştirilmiştir. Tıp ve biyoloji alanlarında bilimsel araştırma yapılan merkezlerde kullanılabilecek olan cihazın avantajları arasında, ucuz, taşınabilir ve kullanımı kolay olması sıralanabilir. Bu cihaz donanım (mekanik, elektronik ve robotik kontrol kısımları) ve yazılım (robotik kontrol yazılımı ve 3B görüntü geri çatma yazılımı) olmak üzere iki aşamalı tasarlanmıştır. Donanımsal olarak robotik 3B biyogörüntüleme cihazının ana mekanik çatkısı, dönme eksenine yeterli güç ve desteği sağlamak için 20 mm'lik T-oluklu eloksallı alüminyumdan 35cmx35cmx30cm boyutlarında üretilmiştir. Hassas hareket ve ölçümler için bazı parçalar 3B yazıcı ile üretilirken, bazıları ise polymethylmethacrylate (PMMA) malzeme kullanılarak CNC makine ve lazer kesici ile üretilmiştir. Elektronik ve robotik kontrol kısmı, bir Arduino Mega 2560 R3 kartı, bir RAMPS 1.4 kartı, Arduino yazılımla kontrol edilen iki adım motoru, bir lineer motor, üç motor sürücü ve bir güç kaynağından meydana gelmiştir. Optik görüntüleme kısmı ise bir metal oksit yarı iletken dedektör (complementary metal oxide semiconductor (CMOS) görüntüleyici, bir lens ve bir ışık kaynağından meydana gelmiştir. CMOS görüntüleyici dedektör olarak Logitech C160 kullanılmıştır. Optik görüntülemede hassas optik masa tasarımı sayesinde projeksiyon elde etme geometrisi ve görüntüleme kalitesi iyileştirilmiştir. -45o ve +45o açı aralığında tarama yapabilme yeteneğine sahip cihaz ile bu projede -25o ve +25o açı aralığında 5o açı adımıyla 11 projeksiyon elde edilmiş ve geri çatılmıştır. Yazılımsal olarak ise açısal tarama ve üç boyutlu düzlemde eksen hareketlerini yapan robotik motor kontrollerin mikrokontrolör programlanması C++ kod derleyici ve Matlab grafiksel kullanıcı arayüzü ile yazılmıştır. 3B görüntüleme için ise sıkıştırılmış algılama tabanlı yinelemeli 3B görüntü geri çatma yazılımı (ART+TV3D) mikro-biyogörüntüleme (micro-bioimaging (MBI)) araştırmalarında kullanılmak üzere revize edilerek geliştirilmiştir. Testlerde kullanılan biyolojik fantomlar transparan ortam sağlayan polydimethylsiloxane (PDMS) kullanılarak üretilmiştir. İkinci proje Harvard Medical School, Harvard-MIT Health Science and Technology ve Massachusetts Institute of Technology'de gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, ilk projenin ilk kısmında ART+TV3D+MM yönteminde analitik fantom için elde edilen sonuçların SSIM ve SNR değerleri on iterasyon sonunda ART+TV3D ve ART yöntemleriyle elde edilen aynı değerlerden yüksek çıkmıştır. Onuncu iterasyonda ART+TV3D+MM'in SSIM ve SNR değerleri sırasıyla 0.9814 ve 24.56 olurken, ART+TV3D'in 0.9771 ve 24.32; ART'in ise 0.9208 ve 22.48 olmuştur. Ayrıca ROI ve object of interest (OOI)'ler FBP ve ART'ye göre ART+TV3D ve ART+TV3D+MM yöntemlerinde görsel olarak daha net bir şekilde ayırt edilebilmiştir. İlk projenin ikinci kısmında, 12 farklı doz seviyesi için ART+TV3D ile elde edilen görüntülerde CNR değerleri hem doz arttıkça artmış, hem de aynı doz seviyesindeki ART'nin CNR değerlerinden genel olarak yüksek çıkmıştır. Örneğin en yüksek doz seviyesi olan 199 mAs doz seviyesinde, ROI-1 için FBP, ART, ART+TV3D ve ART+TV3D+MM'in CNR değerleri sırasıyla 1.203, 54.621, 55.894 ve 56.443 olurken; ROI-2 için yine sırasıyla 2.188, 2.292, 2.364 ve 2.473 olmuştur. İkinci projede ise tasarlanan robotik 3B biyogörüntüleme cihazıyla laboratuvar ortamında üretilen biyolojik fantomların projeksiyonları değişik açılardan başarıyla alınmıştır. ART+TV3D yöntemiyle, bu projeksiyonlar 3B görüntü şeklinde geri çatılmış ve bu biyolojik fantomlar başarılı bir şekilde dilim dilim görüntülenebilmiştir. İki projede de alınan olumlu sonuçların gerek yinelemeli 3B görüntü geri çatmada yeni yaklaşımların araştırılması ve geliştirilmesi noktasında; gerekse tasarlanan robotik 3B biyogörüntüleme cihazının bilimsel araştırma laboratuvarlarında, kanserli hücre ve doku çalışmaları ile bunlara karşı ilaç vb. geliştirmek için yapılan tıbbi ve biyolojik araştırmalarda kullanılan çeşitli biyolojik numunelerin 3B görüntülenmesinin geliştirilmesi noktasında gelecekteki çalışmalara ışık tutacağı düşünülmektedir.
  • Öge
    Direct and inverse electromagnetic wave scatteringrelated to rough surfaces
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2020) Sefer, Ahmet ; Yapar, Ali ; 657633 ; Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Bilim Dalı
    Electromagnetic wave scattering from one dimensional rough surface is analyzed both direct and inverse problems point of view. The surface could be a deterministic one or have a random variation which can be characterized by a stationary stochastic random distribution. In the case of direct problem, with the knowledge of the surface roughness and the medium parameters, the field distribution in the whole space is obtained in terms of surface integral representations by means of appropriate integral kernels. The problem is then reduced to an integral equation or a system of an integral equations using suitable boundary conditions. To be more precise, if the problem needs to apply a single boundary condition, then it is expressed by a single integral equation. In case of more than one boundary condition requirements such as rough surfaces forms a boundary between two penetrable media, it is expressed by a system of an integral equations. The solution of the integral equation (or the system of integral equations) for the direct problem is accomplished by a traditional numerical method called method of moments (MoM). This method base on expressing the change of the field -or its normal derivative- distribution on the surface via appropriate basis functions and thus reducing the corresponding integral equation to a matrix equation. In addition to the classical integral equation solution of the problem, a spectral domain integral equation solution based on one-dimensional Fourier transform and Taylor expansion is presented as an alternative and new approach. The accuracy, validity limits and the efficiency of this new approach are analyzed with appropriate comparisons. In the second main part of the thesis, inverse problem algorithms are presented in which the geometry of an inaccessible rough surface is tried to be determined by the scattered field data. Inverse problem algorithms are essentially based on the arrangement of the integral equations used in the solution of the direct problem such that both field -or its derivative- on the surface and the rough surface geometry is included to the equations as the unknowns. Then, this nonlinear integral system is solved iteratively. In this context, a linearization based on Newton method and containing Freechet derivatives was applied in order to determine the surface function, which is the main unknown of the inverse problem. Finally, the ill-posed system was regularized by Tikhonov and solved in the sense of least squares approach. Within the scope of the thesis study, three scenarios for both direct and inverse problems have been considered. Two of these three scenarios cover the analysis of rough surfaces with perfectly electric conducting (PEC). PEC surfaces considered in this context can be illuminated by the TE or TM polarized incident wave. Since the illumination of the surface with each polarization requires consideration of different boundary conditions for the solution, TE and TM cases were analyzed separately. Finally, the scenario where the roughness is positioned to separate the two dielectric media is analyzed. The feasibility of the algorithms has been tested through numerous simulations and the obtained results are discussed in detail.
  • Öge
    CBS tabanlı denizel mekânsal planlama sistemi ile denizüstü rüzgâr santrallerinin değerlendirilmesi: Kuzey Ege örneği
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) İşiaçık Çolak, Arife Tuğsan ; Göksel, Çiğdem ; 685266 ; Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama
    İçinde bulunduğumuz yüzyıl daha önce benzerine rastlanmamış bir enerji ihtiyacını beraberinde getirmiştir. Bunun temel sebebi, hiç kuşkusuz ki sanayileşme ve endüstriyel faaliyetlerin öngörülemeyen gelişimidir. Teknolojinin hızı, süreci beslemiş, dolayısıyla kullanılan enerji kaynaklarının azalması ve tükenmesi konusu günümüzün en önemli sorunlarından biri haline gelmiştir. Gereksinim duyulan enerjinin tükenebilir değil, yenilenebilir ve sürdürülebilir olması ile enerji kaynaklarının üretilebilmesi konusu birçok disiplinin enerji konusundaki çalışmalarında önemli bir araştırma alanı olmuştur. Özellikle, temiz ve tükenmeyen enerji olan rüzgâr enerjisi pek çok çalışmanın ve uygulamanın konusudur. Rüzgâr enerjisinden yararlanma konusundaki gelişmeler ve buna bağlı olarak çalışmaların ve yatırımların dünyada ve Türkiye'de paralel olduğu görünmektedir. Türkiye'nin üç tarafının denizlerle çevrili olması, denizüstü rüzgâr santrallerinden yararlanabilme avantajını ön plana çıkartmaktadır. Türkiye denizlerinin jeopolitik önemi ve özellikle uluslararası anlamda kritik öneme sahip Ege Denizi'nin, deniz üstü rüzgâr santralleri konusundaki potansiyelinden yararlanmak için çok yönlü mekânsal analizlerin gerçekleştirilmesi önemli ve gerekli görülmektedir. Bu çalışmayla Türkiye'de, enerjide dışa bağımlılığı azaltmak ve yenilenebilir enerjiden daha fazla yararlanmak amacıyla ortalama rüzgâr potansiyeli yüksek, ancak, kısıt alanlarının da çok fazla olduğu Kuzey Ege Denizi'nde, rüzgâr enerji türbinlerinin konumlandırılacağı bölgelerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda, çalışmanın birincil hedefi: Türkiye'nin Kuzey Ege deniz sahasında, potansiyel rüzgâr türbin sahalarının yer tespitinin yapılması ve uygunluk alanlarının belirlenerek, bölge için Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tabanlı bir Denizel Mekânsal Planlama Sistemi oluşturmaktır. Bu kapsamda, alternatif bölgelerin belirlenerek sıralandığı, CBS ve çok ölçütlü karar verme tekniklerinin kullanıldığı bir karar modeli uygulanmıştır. Çalışmanın ikincil hedefi ise, Kuzey Ege Denizi açık deniz türbinleri kurulumu için ideal alanların enerji verimliliğini ortaya koymak için enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirmektir. Kuzey Ege Denizi gibi stratejik öneme sahip, uluslararası denizcilik seyir hat yoğunluğu oldukça fazla olan, çevresel hassasiyeti yüksek bir deniz alanında; denizel mekânsal planlamanın gerekliliğine göre oluşturulmuş CBS veri tabanlı bütünleşik bir uygulama ile (ÇÖKA yöntemleri ile uygun yerleri belirleme, uygun yerlerin sıralanması ve son adımda çalışma bölgelerinin enerji ve ekserji verimlilik analizi) doğruluğu ve uygunluğu yüksek açık deniz rüzgar türbinleri potansiyel alanları bu tez çalışmasının konusudur.
  • Öge
    Başlıca İklim Parametrelerinin Bitki Su Tüketimine Etkilerinin Uzaktan Algılama Yöntemleri İle Araştırılması
    (Bilişim Ensititüsü, ) Özcan, Orkan ; Musaoğlu, Nebiye ; Uydu Haberleşmesi Ve Uzaktan Algılama ; Satellite Communication and Remote Sensing
    Dünya genelinde en fazla üretimi yapılan tarım ürünlerinden birisi olan buğday, ülkemizde yaklaşık 9,5 milyon hektar alanda ekilmekte, yıldan yıla değişmekle birlikte 20 milyon ton civarında ürün alınmaktadır. Farklı ekim bölgeleri için önerilen ürün deseninin, o yörenin ekolojik koşullarına adaptasyon düzeylerinin ve kuraklık ya da aşırı yağış vb. değişen iklim koşullarının bitkilerin gelişimine olası etkilerinin izlenmesi uzaktan algılama teknikleri ve CBS ile mümkün olmaktadır. Çalışmada öncelikle yersel akıllı istasyonlar kullanılarak fenolojik gelişim dönemlerine göre algılanan SPOT 5 uydu görüntüleri ile bitki karakteristikleri ve farklı istasyonlardaki ürün özellikleri incelenmiş olup, bitki gelişiminde farklılıklara neden olan ekolojik koşullar ve ürünlerin adaptasyon farklılıkları bu doğrultuda belirlenmiştir. Bununla birlikte; özellikle Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nin kurak ve yarı-kurak koşullarında, sulama sistemlerinin planlanmasında sulama suyu ihtiyacının tahmini için bitkilerden gelen terleme ve altındaki topraktan gelen buharlaşma, su kaynakları ve hidrolojik çalışmalar açısından önemli faktörlerdir. Çalışmanın amaçlarından biri, uzaktan algılama teknikleri ve CBS kullanılarak gerçek evapotranspirasyonun tahmini ile farklı toprak gruplarında bulunan buğday ekili alanlardaki su ihtiyacının belirlenmesidir. Büyüme döneminde algılanan SPOT 5 görüntüleri, hem Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) ve Modified Soil Adjusted Vegetation Index (MSAVI) analizlerinin yapılması hem de buğday ekim dönemi aylarındaki bitki katsayılarının oluşturulmasında kullanılmıştır. Hızla gelişmekte olan bir ülke olan Türkiye'de, artan nüfus için; sulu tarım ürünlerinden yeterli miktarda, sanayi için; ucuz, sürekli ve kaliteli yenilenebilir enerjiye ve özellikle ortalama ulusal standartlara göre yaşam seviyesi düşük olan bölgelerde evsel kullanımlar için; kaliteli suya ihtiyaç duyulmaktadır. Atatürk Barajı dünyanın en büyük dördüncü kil merkezli kaya dolgu baraj olmakla birlikte Türkiye'nin enerji ve tarım sektörünün gelişmesinde önemli rol oynamaktadır. Güneydoğu Anadolu Bölgesi için geniş ölçekli bölgesel bir kalkınma projesi (GAP) merkez bileşeni olarak 1980'li yıllarda bu yarı-kurak bölgede Fırat Nehri üzerinde inşa edilmiştir. Atatürk Barajı'nın Güneydoğu Anadolu Bölgesi'ne agrometeorolojik yönden etkilerinin mekânsal ve zamansal değişimler açısından belirlenmesi bir diğer araştırmadır. 1984 – 2011 yılları arasında çok zamanlı Landsat uydu görüntüleri ve meteorolojik veri setleri değerlendirilerek Atatürk Baraj Gölü'nde su rezervi değişimleri nedeniyle bölgedeki zamansal değişim ve bu değişimin çevresel etkileri belirlenmiştir. Geçmiş 30 yıldan günümüze, havzadaki bitkisel gelişimi etkileyen değişen iklim koşullarında (yağış oranı, hava sıcaklığı ve nemdeki aylık, mevsimlik ve yıllık farklılıklar), mevsimsel su rezervi değişimleri ve sulanan alanlar arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Yüzey yansıtım ve Disturbance Index (DI) değişimlerini elde etmek için; kullanılan tüm görüntülerde geometrik ve atmosferik düzeltmeler ileTasseled Cap (TC) dönüşümleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç veri setleri, bitki örtüsü gelişiminin zaman-mekânsal desenlerini karakterize etmek için lineer eğilim analizinde kullanılmıştır. İklim ve arazi örtüsü/kullanımı ile tespit edilen ekolojik birimlerde analizler gerçekleştirilmiştir. İklim, zamansal ve mekânsal ölçekte sürekli değişkenlik gösteren dinamik bir yapıya sahiptir. İklim elemanları içerisinde zamana ve mekâna bağlı olarak en fazla değişkenlik gösteren parametre yağış miktarıdır. Sel, kuraklık, fırtına ve sert rüzgârlar gibi ekstrem çevresel olaylar, toplum için ciddi sonuçlar doğurabilmektedir. Ekstrem hava ve iklim olaylarındaki değişiklikler önemli etkilere sahip olup bu değişiklikler ile başa çıkma toplumun en ciddi sorunları arasındadır. Ekstrem iklim olayları sonucu oluşan zarar tüm dünyada artmaktadır. Avrupa Çevre Ajansı (EEA), "Avrupa 2012 İklim Değişikliği, Etkileri ve Hasar Görebilirlik" raporunda; 1980'lerde 9 milyar € olan maddi hasarın, 2000'lerde 13 milyar €'ya arttığını belirtmiştir. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (NOAA), sadece 2011 – 2012 yılları arasında aşırı hava olaylarının 188 milyar$ hasara neden olduğunu bildirmiştir. Hidrometeorolojik ekstrem olayların ve zaman içerisindeki değişimlerinin anlaşılması ve tanımlanması, tarım ve sosyo-ekonomik kalkınmanın sürdürülebilirliği açısından önemlidir. Acil hava olayları planlaması, tarımsal ve havza yönetimi ve sigorta risk hesaplamalarının hepsi bu ekstrem olayların frekans bilgisinin doğruluğuna bağlıdır. Hidrolojik risk analizi ve tasarımında ekstrem yağışın belirlenmesi önemli bir sorundur. Erozyon ve hidroklimatik ekstrem olaylar ile verimli toprak tabakasının ortadan kalkması özellikle Akdeniz iklim kuşağında bulunan yarı-kurak ve kurak bölgelerde ciddi bir sorundur. Noktasal frekans analizi uzun dönemli kayıtlar gerektirmektedir. Türkiye'de uzun gözlem süreli yağış ölçekleri oldukça az olmakla birlikte bunların çoğunun da yazıcısı bulunmamaktadır. Ayrıca pek çok yazıcı ölçekli istasyonlarda kaydedilen yağışların güvenilirliğinden şüphe edilmekte ve önemli ekstrem veriler kaydedilememektedir. Meteorolojik istasyonlardan sağlanan yağış verileri her ne kadar hidrolojik modellerin doğruluğunu arttırsa da mekânsal olarak kapsama alanları sınırlıdır. Uzaktan algılama teknikleri, hem mekânsal hem de zamansal olarak yağış olaylarının sürekli gözlemlenmesine olanak sağlamaktadır. Çalışmanın son bölümünde, uydu yağış veri seti olarak Tropik Yağmur Ölçüm Misyonu (TRMM)-3B42 verisi, Güneydoğu Anadolu Bölgesi'ndeki yağış değişkenliğini karakterize etmek ve tarım ve hidrolojik uygulamalar için uydu yağış tahminlerinin değerlendirilmesi amacıyla günlük yersel yağış verileri ile doğrulanmıştır. TRMM uydusundan 1998 - 2012 yılları arasında elde edilen noktasal yağış verileri ile 7 adet yersel meteorolojik istasyondan elde edilen yağış verileri kullanılmıştır. Zaman-mekânsal desenler, yağış zaman serilerine uygun çeşitli dağılım fonksiyonlarının istatistiksel analizleri ile tanımlanmıştır. Dağılım fonksiyonlarının uygunluğu özellikle şekil parametresinin davranışına göre incelenmiştir. Ayrıca, çalışma alanı üzerindeki yağış olaylarına ait mekânsal desenler ve korelasyonlar; 90., 95. ve 99. yüzde birlik hesaplamaları ile analiz edilmiştir. Bölgesel frekans ilişkileri ile farklı yıllar için geri dönüş periyotları, seçilen en uygun dağılım ile oluşturulmuş olup, çalışma bölgesindeki mekânsal değişkenlik tanımlanmıştır. Piksel tabanlı noktasal frekans analizleri ile belirlenen bölgelerdeki mekânsal değerlendirmeler yapılmış ve uygun dağılım fonksiyon parametrelerine ait tematik haritalar oluşturulmuştur.