LEE- Uydu Haberleşme ve Uzaktan Algılama-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 7
-
ÖgeMakine öğrenme yöntemleriyle uydu görüntülerinin sınıflandırılması ve zamansal değişiminin izlenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-09-22)Gümüzde, hızlı nüfus artışı ve kentleşmenin ivme kazandığı dünya kapsamında görünmektedir. Bu sürecin bir doğal sonucu olarak ise sürecin gereksinimlerini karşılamak için Arazi Örtüsü ve Arazi Kullanımı (AÖ/AK) sınflarında değişiklikler meydana gelmektedir. Öte yandan, karşılaştığımız küresel ısınma ve iklim değişiklikleri nedeni ile AÖ/AK sınıflarının değişimi daha sıklıkla rastalanabilmektedir. Dolayısıyla, bu değişikliklerin kontrol altında tutulmasında ve özellikle yeşil alanların korunmasını sağlamak, ileri yıllarda yaşanabilecek doğal afetleri öngörebilmek ve tedbir amaçlı uygulamaların ele alınması bakımından önemli olacaktır. Bu çalışmada, Türkiye'de Bursa ili bölgesi ele alınmış ve AÖ/AK sınıflarındaki bölgesel değişiklikler 2001 yılı itibari ve yaklaşık 10'er yıllık aralıklar ile değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmelerde, Makine Öğrenme yöntemleri yardımıyla bölgeye ait Lansat uydu görüntülerinin AÖ/AK sınıflandırılması ve zamansal değişiminin incelenmesi yapılmıştır. Doğal ve tarihi güzelliklerinin yanı sıra termal turizm açısından da ülkemizden önde gelen bölgelerinden biri olan Bursa ilinde kentleşme süreci hızla yaşanmaktadır. Dolayısıyla bölgede, yıllar itibariyle uygulanan politikaların AÖ/AK sınıflarının değişiminde olan etkisini incelemek ve yapılan değerlendirmelere dayalı olarak, bölgede yeşil alanların korunmasına odaklı bir politika yürütmek ve sürdürebilir bir kentsel gelişim sağlamak oldukça büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, uydu verilerinin analiz edilmesinde ve bölgesel kullanım arazi değişimlerinin tespit edilmesi için ücretsiz olarak uydu görüntülerine ulaşmayı ve çevrimiçi incelenmesine imkan sağlayan Google Eath Engine platformuu kullanılmıştır. Çalışmada Makine Öğrenme yöntemlerinden Destek Vektör Makineleri (DVM) ve Rastgele Orman (RO) algoritmaları kullaılmıştır. Bu doğrultuda iki uygulama gerçekleşmiştir. İlk uygulamada, yıllara ait Landsat görüntülerinin görünür ve yakın kızıl ötesi bantları üzerinde Makine Öğrenme sınıflandırıcıları uygulanmıtşr. İkinci uygulamada ise, sınıflandırmalarda daha güçlü performans elde edebilmek ve farklı bileşenlerin etkisini değerlendirmek hedefiyle, indikatör faktör haritaları sınıflandırma için kullanılmıştır. Bu amaçla görüntü iyileştirme yöntemlerinden Bant Oranlaması ve Temel Bileşenler Analizi (TBA) farklı AK/AÖ sınıflarının ayrışmasını kolaylaştırmak için kullanılmıştır. Çalışmada, Bant Oranlaması yöntemleri bölgede litolojik, bitki örtüsü ve kentsel alan bileşenlerin haritalanması amacıyla uygulanmıştır. Böylelikle, en büyük pay sahibi olan ilk temel bileşen görüntüsü, Normalleştirilmiş Fark Bitki İndeksi, Kentsel Alan İndeksi kullanılmıştır. Aynı zamanda, çorak alanların ve kayaçların ayrışmasını güçlendirmek amacıyla, farklı bant oranlaması yöntemleri kullanılmıştır. Bu doğrultuda, 5/7 Landsat görüntü bant oranlaması kil minerallerini görüntülemek, 5/4 Landsat görüntü bant oranlaması demirli mineralleri (Fe2+) haritalamak ve 3/1 Landsat görüntü bant oranlaması demir oksitlerin haritalanması için hesalanmıştır. Çalışmada, CORINE sınıflandırma sisteminden ilham alınarak ve bölgesel değerlendirmeler dikkate alınarak, altı AÖ/AK sınıfı incelenmeye alınmıştır. Bu sınıflar bölgedeki Su kütlesi, Orman alanı, Tarım alanı, Çorak alan, Kentsel alan ve Maden ocaklarından oluşturulmuştur. Çalışma bölgesi olan Bursa ilinin zamasal süreçte AÖ/AK sınıflarında meydaa gelen değişiklikleri incelenmek için, yaklaşık on yıllık periyotlarda alınan Landsat 5 TM ve Landsat 8 OLI/TIRS uydu görüntüleri kullanılmıştır. Arazi sınıflandırmasının zamansal değişimiyle ilgili kullanılan uygulama ve yöntemler ele alındığında, sonuçların bir biri ile örtüştüğü görünmektedir. Aynı zamanda, doğruluk oranları değerlendirildiğinde, ikinci uygulama olan indikatör faktör haritalarına dayalı sınıflandırma yönteminin daha iyi performans sergilediği ortaya konulmuştur. Sınıflandırma sonuçlarında ortak sonuç olarak ise, Bursa ili bölgesinde 2001 – 2022 yılları arasında çorak alanlarda azlma tespit edilirken, maden ocaklarında, tarımsal ve kentsel alanlarda genişleme olduğu dikkat çekmektedir. Doğru ve gerçek zamanlı AÖ/AK haritaları, Dünya'nın dinamiklerinin izlenmesi, planlanması ve yönetimi için kesin bilgiler sağlayabilecek niteliktedir. Bulut bilişim platformları, zaman serisi öznitelik çıkarma teknikleri ve makine öğrenme sınıflandırıcılarının ortaya çıkmasıyla, daha doğru ve büyük ölçekli AÖ/AK haritaları üretilebilmek doğrultusunda önemli gelişmelere yol açmıştır.
-
ÖgeAkıllı yansıtıcı yüzey destekli telsiz haberleşme sistemi ve insansız hava aracı konumlandırma(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-05-05)Akıllı yansıtıcı yüzeyler (Reconfigurable Intelligent Surface, RIS) telsiz haberleşme sistemlerindeki kullanım olasılığı ve bunu destekleyen bir çok çalışma bu teknolojinin hem endüstriyel hem de akademik anlamda dikkat çekmesini sağlamıştır. Olağan haberleşme sistemlerinin propagasyon ortamı üzerindeki kabiliyeti oldukça sınırlıydı. Meta malzemelerin geliştirilmesi ve buna bağlı olarak RIS'ler üzerine yapılan çalışmalar propagasyon ortamı üzerindeki kabiliyetimizi artırdı. Bu sebeple telsiz haberleşme sistemlerindeki kanallara ait beklenmeyen bozucu etkilerin ve uygulamalarda karşılaşılan sınırlamaların RIS teknolojisi ile birlikte oldukça azalacağı öngörülmektedir. RIS'ler düşük maliyetli küçük devre elemanlarından oluşmaktadır. Bu sebeple üretim maliyeti açısından günümüz teknolojilerine yükü çok fazla olmayacaktır. Ayrıca bina ve araç yüzeylerine kolaylıkla entegre edilebilir yapıdadır. Bu, RIS teknolojisinin kolaylıkla ve düşük maliyetle kurulumunun yapılacağını göstermektedir. Tezin amacı RIS'in İHA konumlandırma ve güzergah oluşturma sistemlerinde, sabit ve hareketli kullanıcıların bulunduğu telsiz haberleşme sistemi için optimizasyon algoritması kullanarak enerji performansı iyileşmesi sağladığını göstermektir. Bu kapsamda RIS'in İHA'ya entegre edildiği iki kullanıcılı telsiz haberleşme sistemi üzerinden RIS'in performans analizi gerçekleştirilmiştir. Tezin ikinci bölümünde ise sabit kullanıcıların bulunduğu İHA güzergah belirleme çalışmasından yararlanarak, hareketli kullanıcılar için İHA konumlandırma ve güzergah oluşturma sistemi oluşturulmuştur. Bu kapsamda iki sisteme ait performans analizleri optimizasyon algoritması üzerinden gerçekleştirilmiştir. İlk olarak bu tezde RIS'lerin olası kullanım senaryoları üzerine bilgi verildi. Milimetre dalga haberleşme, eş zamanlı bilgi ve güç transferi, fiziksel katman güvenliği, mobil uç hesaplama, cihaz-cihaz haberleşmesi ve insansız hava aracı haberleşmesi alanında yapılan çalışmalardan bahsedildi. Sonraki kısımda RIS yapısı ve çalışma prensibi incelendi. Üç farklı RIS türü hakkında bilgi verildi. Ayrıca RIS kanal modellerinden bahsedildi. Oluşturulan RIS destekli telsiz haberleşme sistemi sönümleme ve gölgeleme etkisinde olduğundan belli başlı sönümleme ve gölgeleme modellerine de değinildi. Bu tezin diğer kısmında RIS üzerine performans analizi gerçekleştirilmiştir. Görüş hattı iletiminin olmadığı ve ortamdaki bozucu etkilerin var olduğu ortam göz önünde bulundurulmuştur. Bu sebeple görüş hattı iletiminin olmadığı senaryo için sönümleme ve gölgeleme etkisi varlığında sistem modeli oluşturulup kesinti olasılığı üzerinden sistem performansı incelenmiştir. Oluşturulan sistemde RIS'in İHA'ya entegre edildiği düşünüldü. Öncelikle iki kullanıcılı sistem için RIS üzerinde bulunan yansıtıcı eleman sayısına bağlı olarak kesinti olasılığının değişimi gözlemlenmiştir. Bu işlem gerçekleştirilirken Nakagami-m sönümleme ve ters Gamma gölgeleme etkisi altında sonuçlar elde edilmiştir. Yansıtıcı eleman sayısının kesinti olasılığına etkisini doğru gözlemlemek için sönümleme ve gölgeleme parametreleri bu inceleme esnasında sabit tutulmuştur. Elde edilen sonuçlarda yansıtıcı eleman sayısı artışının transfer için gereken verici gücünü ciddi miktarda düşürdüğü gözlemlenmiştir. Örneğin -2.5 dB verici SNR değeri için N=8 yansıtıcı eleman sayısında kesinti olasılığı değeri 3.7x10^-1 olarak hesaplanırken N=16 yansıtıcı eleman sayısında kesinti olasılığı değeri 1.6x10^-3 olarak hesaplanmıştır. Oluşturulan sistem modelinde bir diğer gerçekleştirilen inceleme gölgeleme ve sönümleme etkisinin şiddetidir. Bu inceleme yapılırken yansıtıcı eleman sayısı ve RIS ve kullanıcılara ait mesafeler sabit tutulmuştur. Nakagami-m sönümleme ve ters Gamma gölgeleme etkisinin incelenmesi için bu modellere ait biçim parametreleri değiştirilmiştir. m=1,1.5,2 ve α=2,2.5,3 değerleri için kesinti olasılığı hesaplanmıştır. Sönümleme ve gölgeleme etkisinin kanal performansını düşürdüğü ve kesinti olasılığı üzerinde artırıcı etki yaptığı görülmüştür. Kötü kanal koşullarında belirli kesinti olasılığı değeri altında kalmak için daha fazla verici gücü harcanacağı gözlemlenmiştir. RIS üzerine yapılan bu çalışma ile telsiz haberleşme sistemlerinde RIS'in sistem performansını artıracağı gözlemlenmiştir. Bu bulgular doğrultusunda, RIS teknolojisinin İHA konumlandırma ve güzergah planlama uygulamalarında kullanılabilirliği vurgulanmıştır. Sabit ve hareketli kullanıcılar için, RIS'li ve RIS'siz telsiz haberleşme sistemleri üzerinde ayrı ayrı İHA güzergah optimizasyonu üzerine çalışılmıştır. Ayrıca, RIS varlığında faz optimizasyonu sağlandığında performans analizi yapılmıştır. İlk aşamada, sabit ve hareketli kullanıcılar için RIS+P, RIS-P ve NO-RIS senaryoları için 3-boyutlu güzergahlar oluşturulmuştur. Bu güzergahlar, sistem enerji performansını doğrudan etkilemektedir. Hareketli kullanıcıların bulunduğu senaryoda, sistem performansında düşüş gözlemlenmiştir. Ancak RIS+P ve RIS-P senaryolarının, NO-RIS senaryosuna göre enerji performansını önemli ölçüde artırdığı ve enerji verimliliğini sağladığı görülmüştür. Sonuç olarak, bu bulgular, RIS teknolojisinin kullanılmasının, İHA uygulamalarındaki enerji performansını geliştirme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Benzer şekilde, sabit ve hareketli kullanıcılar için ayrı ayrı sistemin ortalama veri hızı ve throughput performansları incelenmiştir. RIS'in kullanıldığı senaryolarda performans iyileşmesi gözlemlenmiştir. Bu tezde, telsiz haberleşme sistemlerinde kullanılmak üzere geliştirilen İHA ve RIS teknolojilerinin etkinliği incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, RIS destekli İHA konumlandırma uygulamalarının hem sabir hem de hareketli kullanıcılar için enerji performansı açısından avantajlı olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, gelecekte İHA konumlandırma ve güzergah oluşturma uygulamalarında RIS'in kullanılacağı öngörülmektedir.
-
ÖgeEarthquake damage detection with satellite imagery and deep learning approaches: A case study of the february 2023, Kahramanmaraş, Turkey earthquake sequence(Graduate School, 2023-08-14)In recent years, the fusion of deep learning techniques, remote sensing technology, and artificial intelligence (AI) has profoundly transformed the field of disaster management and damage assessment. The increased availability of high-resolution satellite imagery and advanced computer vision techniques now makes it possible to analyze Earth observation data at a large scale and with unparalleled precision. This thesis investigates the application of remote sensing and deep learning techniques to perform post-earthquake damage classification using computer vision and focuses specifically on the earthquakes that occurred on February 6th, with an emphasis on Kahramanmaraş province. The objective of this thesis is to investigate the potential of a variety of deep learning techniques, evaluate their accuracy in recognizing structurally compromised buildings, and utilize satellite imagery in conjunction with diverse open-source spatial data to enhance research on earthquakes. This master's thesis specifically delves into the integration of remote sensing, computer vision, and earth observation methods within the field of geophysics and earthquake studies. Thus, in this study it is aimed to showcase the application of computer vision in the analysis of post-earthquake damage and underscore the importance of rapid intervention in such critical situations. The thesis places significant emphasis on the use of satellite imagery and pixel-based classification for the classification of images in earthquake damage assessment. The UNet, DeepLabV3, and PSPNet architectures are implemented using the ArcGIS Pro API for Python, an innovative and supportive tool for scientific research. The primary data source for the investigation is RGB images from Maxar Technologies. The research examines three cities that were affected by the February 6, 2023, Kahramanmaraş earthquake sequences: Kahramanmaraş, Hatay, and Gaziantep. Damage-assessed data points are received thanks to Yer Çizenler Non-Governmental Organization (NGO), and recently modified building footprints are taken from Humanitarian OpenStreetMap (HOTOSM), and they are all used to analyze the damage. Labeled polygons are generated within a 5-meter distance of the damage points. However, assigning values for further and closer distances has a negative impact on the model accuracy. The training data, exported based on the satellite imagery and damage level assigned data points, provides a balanced dataset for Kahramanmaraş, where the building footprints match the images most effectively. In Hatay, the damage level assigned data distribution is the most balanced, but the building footprints do not align well with the images. Gaziantep presents a good match between the building footprints and images, but the distribution of the damaged data classes is highly imbalanced. Consequently, the decision is made to focus on training the model for Kahramanmaraş province due to the similarity in roof and building types, which has the potential to adapt the approach to other cities in the region as well as the earthquake-affected region under investigation. Image sizes of 256x256 pixels with 128 strides and 4 batches gave us the optimum model results among other options in the DeepLabV3 ResNet50 encoder. In conclusion, this master's thesis demonstrates the potential of combining remote sensing, computer vision, and earth observation techniques for geophysics and earthquake studies. Also, it is aimed to use different data types from open sources and use these different data types to make damage detection after earthquakes. The utilization of the ArcGIS Pro Python API, satellite imagery, pixel based classsification, and labeled training data provides insights into damage assessment after earthquakes, with Kahramanmaraş Province serving as the focal point for model training. The findings contribute to the development of efficient and accurate disaster management strategies and lay the foundation for further research in this field.
-
ÖgeDesign and simulation of fractal-based ring antennas for 5G wireless communications(Graduate School, 2022-12-02)After the rolling-out of 5G communication systems the development of smaller and more effective components is still ongoing since it is always important to keep up with the development of the technology, therefore smaller compact and easy-to-fabricate components are the main aim of the scientific community these days. Since the 5G systems are somehow smaller than the old systems' components it arises the fact that the newly- designed components have to have space limitations during the design stages. In this work, by focusing on two of the main 5G bands which are the bands centered on 3.5 GHz and 7GHz three types of antennas were designed and implemented by using CST Microwave studio simulator. The antennas were designed using the fractal concept, characterized by space-filling and self-similarity, so there is no need for extra space when we already have a limited one. The design of the first antenna started by designing a cut-angles rectangular patch antenna that propagates at 3.5 GHz, then by copying and then scaling down the same patch and later subtracting it from the main patch we got a single ring cut-angles rectangular patch antenna that propagates at 3.5 GHz with a reflection coefficient of -19 dB and a gain of 2dBi. The second antenna was created by scaling down the full ring of the first antenna and creating a similar inner ring that propagates at 7 GHz center frequency and has a bandwidth between 6.25-8.1 GHz, this antenna can propagate at two different 5G frequency bands centered at 3.5 GHz and 7 GHz respectively. This antenna has a reflection coefficient S11 of around -20 dB for both bands' resonant frequencies and a gain of 2.29 dBi and 2.51 dBi for the two bands at their center frequency. All these antennas have a microstrip feeding line with a length of 16 mm which is equal to something around λ/4 of the first band's center frequency, all the antennas have an FR-4 substrate thickness of 1 mm and a width of the feeding line of 1.6 mm so that together they provide a 50-ohm impedance at the input port which assure that most of the input port's waves are being propagated. Finally, to increase the gain a 4x1 antenna array was designed to propagate at the same bands, this array has two feeding ports that are designed in an inverted way to improve the matching between the array elements, each port is connected to only two propagating elements by a tree-shaped λ/4 length microstrip has a reflection coefficient of around -45 dBi and -35 dB for both bands at their center frequencies, respectively. This array antenna also has a gain for the 3.5Ghz centered band of 5.64 dBi for port 1 and 5.648 dBi for port 2, and for the 7 GHz band, the gain was equal to 8.39 dBi and 8.4 dBi for port 1 and port 2, respectively.
-
ÖgeDesign of a reverberation chamber from a shielded room(Graduate School, 2022-01-27)Electromagnetic Compatibility (EMC) has become more important in the last half-century. The reason for this situation is sensors and similar sensitive electronic circuits, which are increasingly used in electronic systems. As a result of increasing electromagnetic pollution, electromagnetic interference (EMI) to systems has started to have very serious consequences. For this reason, some standards and restrictions have been introduced for almost all electronic products to be produced. These standards and restrictions describe the testing of products for electromagnetic compatibility. One of the test environments used in these tests is the reverberation chambers (RC). RCs are systems based on obtaining a uniform field level in a certain volume by stirring the electromagnetic waves emitted from a source in a closed room with the help of a stirrer. In this thesis, studies on the conversion of a screened room to an RC are included. Within the scope of this study, it was investigated whether the screened room is suitable for conversion to an RC and some preliminary measurements and simulations were made. Afterwards, the stirrer design, which is the most important part of an RC, was started. When the studies in the literature were examined, it was thought that the use of a Z-folded stirrer was appropriate. RC simulations were started with RC simulation with a vertically positioned stirrer, designed using ALTAIR FEKO electromagnetic analysis program. Subsequently, RC simulations with horizontally positioned 4-panel and 5-panel stirrers were performed. Then, an RC simulation with two stirrers was performed. In all these simulations, the position and angle of the antenna were kept constant and changes were made on the stirrer. Since the desired uniform field could not be obtained in this way, it was decided to follow a different plan. In the new simulations, the stirrer position was kept the same and changes were made on the location and angles of the antenna. As a result of the simulations, it was decided to produce the configuration that provides the desired uniform field. After the production and assembly of the stirrer were completed, the verification measurements of the RC were made. The matching of the measurements with the simulations showed the successful completion of the work. Although a difference was observed between the lowest usable frequencies (LUF), this was thought to be due to the simplified modelling of the RC. As a result, an RC that can be used in EMC tests was made for the first in Turkey. In the future, studies will continue to develop the established system.