BE- Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 39
-
ÖgeA review of FFT algorithms and a real-time algorithm development for airborne vibration testing applications(Graduate School, 2024-02-01)Data collection is a critical aspect of flight test instrumentation as it enables the evaluation of aircraft performance and safety through the monitoring of critical parameters such as vibrations, temperature, pressure, and force, as well as digital bus operations. However, effective communication strategies are necessary to transmit this data, particularly high-frequency vibration data, during prototype testing of full-scale air vehicles. The Fourier Transform is a fundamental technique that decomposes signals into their constituent frequencies, thereby facilitating the analysis of specific components within continuous data. The primary objective of this study is to conduct a comprehensive analysis and assessment of multiple Fast Fourier Transform (FFT) algorithms to determine the optimal approach for addressing practical aviation challenges. The selection of the most appropriate FFT algorithm can significantly influence the efficiency and precision of data analysis in the context of flight test instrumentation. The case study offers comprehensive insights into the utilization of the chosen FFT technique to handle a specific difficulty related to aviation. This indicates the practical importance of this research in the analysis of real-time vibration measurements. This study introduces an algorithm that has been extensively developed for the purpose of analysing real-time vibration data. This algorithm provides a comprehensive understanding of the many features of signals within the frequency domain. The technique highlights the Chirp-Z Transform (CZT), which facilitates the accurate finding of frequency elements. The selection of the Hann window in the CZT analysis is crucial for mitigating spectral leakage, hence enhancing the precision of frequency analysis. During the spectrum resolution and pre-processing phase, the vibration data is carefully divided into overlapping windows, with parameters computed to improve frequency resolution. By applying oversampling with a 512-point Hann window at a sampling rate of 2048 Hz, the resolution is enhanced, enabling a more comprehensive analysis of the frequency spectrum. The increased level of accuracy demonstrated by this measurement technique serves to validate its importance in the detection and analysis of high-frequency harmonics. Thus, it facilitates a greater understanding of engine functionality and provides possibilities for potential progress in this domain. The technique of collecting vibration data employs the usage of the PCB 33931 vibration sensor, which effectively translates mechanical vibrations into corresponding electrical impulses. To enhance precision, the raw data undergoes signal conditioning utilizing Curtiss-Wright hardware. This process involves noise reduction, amplification, and filtering. The efficiency of the algorithm is achieved by optimising computations across numerous CPU cores to minimize processing time. The real-time simulation of CZT is executed on a personal computer equipped with a 12th-generation Intel Core processor, particularly the i7-12700H model, operating at a frequency of 2.30 GHz. In an extensive assessment including the central processing unit (CPU), hardware components, and processor, the mean duration per iteration, which contains the process of data collecting, is 0.0315 seconds. The comprehensive analysis offers an overall view of the computing process, considering multiple elements that influence performance. However, after conducting a more detailed examination, with a specific emphasis on the CZT analysis, it becomes obvious that there is a significant increase in efficiency. When isolating this one aspect from the whole algorithm, the time required for each iteration exhibits a considerable decrease to only 0.0017 seconds, indicating a significant boost in efficiency.
-
ÖgeÇok yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden grafik tabanlı bilgi çıkarımı(Graduate School, 2024-07-05)Teknolojinin çok hızlı bir şekilde gelişmesi ile birlikte hayatımızda birçok yeniliklerde onunla birlikte meydana geldi. Bu gelişmeler ise insanoğlunun hayat standartlarını ve durmadan daha fazla yeniliğe aç hale gelmesine olanak sağlamıştır. Günümüz dönemlerinde uydu teknolojilerinin ve görüntüleme yeteneklerinin inanılmaz bir şekilde artması ile birlikte, günümüz dünyasını her an aktif bir şekilde gözlemlemek ve bu gözlemlerde nesnelerin tespitlerini aktif bir şekilde yapmak çok önemli bir yer edinmiştir. Uydu görüntülerinin günümüz için en önemli kullanım alanı bizlere gideceğimiz yönü ve bu yönde gideceğimiz yolu gösterebilmesidir. Bu yolların ise durmadan değişen ve gelişen dünyamızda her an aktif bir şekilde güncellenmesi gerekmektedir. İlk zamanlarda bu yol tespitleri manuel yöntemler ile belirlenirken, günümüzde birçok derin öğrenme ve görüntü işleme yöntemi ile yapılabilmektedir. Şu zamanlarda derin öğrenme ve yanında günümüze kattığı evrişimsel sinir ağları büyük bir yol almamıza neden oldu. Çünkü geneleneksel yöntemler gibi belirli kıstaslar altında kalmayıp, her durumada uyum sağlayıp tüm kontrolleri eline alarak işlemleri otomatize bir şekilde yapmamıza olanak sağlamıştır. Şu zamanlarda ise geleneksel evrişimsel sinir ağlarının karşısında belkide onu tamamen literatürden silecek bir rakip bulunmaktadır. Bu rakip ise dönüştürücü (transformers) ismini verdiğimiz çok daha esnek ve yenilikçi bir öğrenme methodudur. Dönüştürücü yöntemlerinin artık gelenekselleşen evrişimsel sinir ağlarına karşı çok büyük avantajları bulunmaktadır. Bu avantajlardan bazıları ise çok daha düşük parametre sayısı ile daha iyi sonuçlar verebilmesidir. Parametre sayısının bizim için düşük olması önemli bir rol oynamaktadır. Bu rol çok daha düşük ağırlıklar ile düşük kapasitede donanımlarda bile bu gelişmiş derin öğrenme yöntemlerini kullanalak yüksek hızlı ve çok daha doğru sonuçlara minimum efor ve maaliyet ile ulaşmamızı sağlamaktadır. Bugün yapıya görü dönüşütürücü (vision transformers) ismi verilmiştir. Bu yapı ile birlikte uydu görüntülerinden çok daha spesifik istekler ile nesne tespitleri ve yol ağları çıkarımları yapabilmekteyiz. Yapmış olduğumuz bu tezin ana hedefi, ViT'in bu alandaki potansiyelini araştırmak ve çok daha komplike verisetleri ile neler yapabildiği ve nereye doğru evrimleşeceğini gözlemleyebilmektir. Yapacağımız bu çalışma için en önemli iki etmen bulunmaktadır. Bunlar tasarlanacak olan vision transformers mimari ve bu mimariye en uygun bir şekilde görüntülere ve etiketlere sahip olan verisetlerinin seçimidir. Kullanacağımız verisetleri araştırılırken bazı filtrelemeler yapmamız gerekmektedir. Bu filtrelemelerden ilki verisetinin ne kadar büyüklüğe sahip olduğunun analizi doğru yapmaktır. Verisetindeki görseller modelimiz için fazla yüksek çözünürlüğe sahip olursa kullancağımız parametre sayısını çok fazla arttırmamız gerekecek ve bunun için çok daha büyük model ve bu modeli eğitecek çok yüksek donanımlara ihtiyaç gerektirecektir. Bu nedenle verisetindeki görsellerin aşırı yüksek çözünürlüklere sahip olmaması gerekmektedir. Bir diğer önemli etmen ise verisetinin sahip olduğu etiketlerdir. Bizim ihtiyacımız olan etiketler ise yol ağlarının belirlenebilmesi için yol segmentasyonuna uygun segmente görüntü çıktılarına sahip olması ve yol ağlarının kenar ve kıvrım noktalarında piksel koordinatları bulundurmasıdır. Bu piksel koordinatları ile birlikte yol ağını tamamen vektörize bir halde ağını bize sunmuş olması gerekmektedir. Bizim çalışmamız için bulduğumuz kent ölçekli veriseti ihtiyacımızı büyük ölçüde karşılamıştır. Lakin çalışmamız sadece yol ağlarının bulunması ile sınırlı kalmayıp vision transformers yapısının sınırlarınıda test edip geliştirebilmemiz için aynı mimari içerisinde bina köşe ve merkez koordinatlarınıda tespit edecek halde tasarlanmıştır. Bu yüzden verisetinde aynı zamanda bina köşe koordinatları ile merkez noktalarınında piksel koordinatlarına ihtiyacımız bulunmaktadır. Verisetini bu ihtiyaç doğrultusunda zenginleştirebilmek için yarı manuel yarı otomatize bir etiketleme mekanizması geliştirdik. Bu mekanizma görüntüdeki köşe kısımları görüntü işleme yöntemleri ile bizlere sunup, bizler ise bu noktaları manuel bir şekilde etiketleyerek verisetimize bu geliştirmeleri entegre ettik. ViT temelli modelimizi tasarlarken önemli bazı etkenler bulunmaktadır. Dönüştürücü yapısı ilk tasarlandığı zaman aslında bir doğal dil modeliydi ve doğal dil işleme çalışmaları için kullanılıyordu. Bir süre sonra bu yapının görüntüler üzerinde nasıl kullanılabileceği üzerine çalışmalar yayınlanmaya başlandı. Transformers yapısının en büyük eksiği görüntüyü evrişimsel sinir ağı gibi matris halinde görüntüyü kullanmıyor ve yine evrişimsel sinir ağı gibi görüntü detaylarını çıkarabilecek bir mekanizmaya sahip olmadığı için girdi olarak direkt bir şekilde görüntü verilmesi modeli anlamsız bir hale getiriyordu. Bu nedenle uydu görüntülerini vision transformers katmanına iletmeden önce bir evrişimsel sinir ağı katmanı ile bu uydu görüntülerinin tüm detaylarını çıkarmamız gerekmektedir. Bu yüzden çalışmamızda görüntü detaylarını çıkarabilmek için ResNet18 mimarisini ervişimsel sinir katmanına yerleştirerek detay çıkarımı aşamasını tamamlandı. Bu katmandan çıkan filtrelenmiş görüntüler ROI olarak kısalttığımız ilgili bölgeler aşamasına geliyor. Bu alanda görüntüdeki filtrelenmiş kısımdan sadece detayların olduğu kısımları transformers katmanına iletilir. Vision transformers katmanına gelirken mimarimiz iki kola ayrılıyor. İlk kolda yol ağlarının belirlenebilmesi için yapılan katmanlar bulunurken, ikinci kolda bina köşe ve merkez koordinatlarını bulmamızı sağlayan diğer katmanlar bulunmaktadır. Mimarimizi iki kola ayırmamızın temel sebebi sağladıkları çıktıların tamamen farklı olmasından kaynaklıdır. İlk katmandan yol köşe ve kıvrım koordinatları ile birlikte vektörlerde çıktı olarak gelmektedir. İkinci kolda ise bina köşe koordinatları ile merkez koordinatları sınıflandırılmış halde gelmektedir. Vektör çıktıyı daha doğru sağlayabilmek için buradaki tahmin mekanizmasının işini kolaylaştırabilmek adına bina çıktılarını başka bir kol üzerinden tespitlerini gerçekleştirdik. Mimarimizi ve verisetinin çalışmalarını tamamladıktan sonra eğitim süresi A100 ekran kartına sahip bir bulut ortamında 20 saatlik bir eğitim sürecinden sonra tamamlanmış oldu. Eğitim süreci tamamlandıktan sonra verisetimizden test aşaması için eğitim aşamasına dahil etmediğimiz 5 adet uydu görüntüsü ve etiketlerini modelimizi test edebilmek için kullandık. Bu test aşamasında modelimizin verdiği çıktıları incelerken doğru ve yanlış yaptığımız birçok parametreyide görebilme fırsatını elde edildi. Modelimizi tasarlarken doğru yaptığımız kısımlardan ilki resnet katmanından sonra yapıyı 2 kola ayırmamızdı çünkü metrik seviyesinde eğitim süreci boyunca iki metrikte yakın seviyelerde ilerledi. Geliştirmemiz gereken konulardan biri ise köşe noktalarında kesin değerlere çok yakın tespitler verememiş olmasıydı. Bunun temel sebebi ise detay çıkarımı için belirlediğimiz resnet mimarisi yeterli yeteneğe sahip olmamasıydı. Sonuç olarak çalışmada vision transformers mimarisi ile uydu görüntülerinden yol ağlarının çok daha hızlı ve doğru oranlarda tespit edilebildiği gözlemlenirken aynı model içerisinde farklı isterlere sahip çıktılarında verilebileceği gözlemlenmiştir. Gelecekte vision transformers yapıları ile çok daha detaylı ve spesifik konulara çözümler getirilebileceği görülmüştür.
-
ÖgeUzaktan algılama ve derin öğrenme yöntemleri ile İstanbul'un yerel iklim alanları ve yer yüzeyi sıcaklığı değişimleri arasındaki ilişkinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-05)İnsan faaliyetleri sanayi devriminden bu yana, doğal dengeyi bozma eğitilimde ilerlemiştir. Hızla artan enerji tüketimi özellikle bunların içinde fosil yakıtların kullanılması, atmosfere büyük oranda karbondioksit ve sera gazlarının salınmasına yol açmaktadır. Bu gazlar atmosferde birikerek güneşten gelen enerjinin bir kısmının tutulmasına sebep olarak ortalama sıcaklıkları yükseltir. İşte bu ortalama sıcaklıkların artması ile küresel bir sorun haline gelen küresel ısınma ve iklim değişikliğinin başlıca sebep olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunların yanı sıra ormanların ve yeşil alanların tahrip edilmesi, artan orman yangınları ve yeşillendirme çalışmalarının eksikliği de önemli faktörlerdir. Tarım ve hayvancılık faaliyerleri de sera gazlarının salınımına katkıda bulunur. Ayrıca endüstriyel atıklarda küresel ısınmayı tetikleyen sebepler arasında yer almaktadır. Tüm bunlar dikkate alındığında özetle küresel ısınmanın ve iklim değişikliğinin ana sebepleri olan fosil yakıt kullanımı, ormansızlaşma, tarım ve hayvancılık faaliyetleri ve endüstriyel üretim süreçleri doğal dengeyi bozarak ekosistemleri ve insan yerleşimlerini derinden etkilemektedir. Küresel ısınma ve iklim değişikliğinin ekosistem üzerindeki etkileri doğrudan ve dolaylı yoldan insana da çok net bir şekilde yansımaktadır ve olumsuz yönlerini hissetmektedir. Nüfus yoğunluğunun özellikle şehir alanlarında yaşadığını dikkate alırsak, bu etkiler son yıllarda hızlı kentsel nüfus artışı, kontsolsüz kentleşme, modern yaşam faaliyetlerle beraber kentsel alanların kaldıramayacağından fazla insan ve yapılaşmanın beraberinde getirdiği sorunlar artık öncesine göre gözle görülebilir ve hissedilebilir aşamalara gelmiştir. Şehir alanlarında ki bu yoğun enerji tüketimi, kontrolsüz betonlaşma, yeşil alanların yoksunluğu ve tahribi, küresel ısınmayı tetiklediği gibi kentsel ısı adası etkisiyle de mikrokilimatik farklılıkların ortaya çıkmasına sebep olmaktadır. Kentsel ısı adası kavramı şehir merkezlerindeki ısının çevresindeki kısal alanlara göre daha yüksek sıcaklıklara sahip olma eğilimini ifade etmektedir. Sebepleri arasında yine küresel ısınmayı da tetikleyen, insan faaliyetleri, yeşil alanların eksikliği ve tahribi, aşırı betonlaşma ve bina yoğunluğu, atmosferik kirlilik, sayılabilir. Bunlar özellikle şehir alanlarında kenstsel ısı adası etkisini fazlasıyla etkileyen ve son yıllarda derinlemesine hissettiğimiz sonuçlar doğurmaktadır. Bu sonuçlar arasında sıcaklıkların artmasıyla serinlemek için artan enerji kullanımı daha fazla sera gazının salınımına sebep olarak bir kısır döngüye sokmaktadır. Sıcaklığın getirdiği bazı sağlık sorunlarının sonuçları ağır olabilmektedir. Hava kalitesinin sıcaklıkla beraber daha da bozulması sağlık sorunları ve solunum yolu hastalıklarını beraberinde getirebilir. Yine sıcaklığın artması su kütlelerinde buharlaşmayı hızlandırarak su kütleleri üzerinde baskı oluşturmaktadır. Kentsel ısı adası oluşum sebepleri incelendiğinde şehirleşme yapısının farklılıklarının neticesinde tüm şehir alanının betonlarla kaplı olması, yeşil alanlarında yoksunluk ve insan faaliyetlerinin yoğunluğu açısından aynı olmayacağını anlayabiliriz. İşte bu farklılıklar kentsel mikto iklim çeşitliliği olarak değerlendirilmektedir. Bir ağaç gölgesinin bile sıcaklığı etkilediğini düşünürsek mikro iklim farklılıkları şehir alanlarında karşılaşacağımız bir durumdur. Kentsel mikro iklim, kentsel ısı adası oluşumunda saydığımız sebeplere ek olarak, kentsel formdan, bina geometrisinden, bina beton kalitesinden de etkilenen kentsel alanların alt atmosferindeki iklim koşullarıyla ilişkilidir. Genel olarak bu etkilerin çözüm yolu büyük oranda yeşilendirme, yeşil duvar ve çatılar, yalıtıcı malzeler, enerji tasarrufu ve verimliliği gibi kentsel ısı adası ve kentsel mikro iklimin olumsuz etkilerini azaltmada yardımcı olarak daha yaşabilir kentsel alanlar oluşturabilir. Kentsel ısı adası etkisi ölçmek ve bu alanda çalışmalar yaparken önceleri kentsel ve kırsal alanlardaki sıcaklık farklılıkları ölçülerek değerlendirme yapılmaktaydı fakat kentsel ve kırsal alanların sınırlarının belirsizleşmesi, kırsal alanların kentsel alanlara karışmasıyla beraber bu ölçümler çalışmalar için yetersiz bir teknik haline geldi. Buna bir çözüm olarak kentsel ve kırsal alanların standartlaştırılmış bir sınıflandırma sistemi oluşturuldu. Yerel iklim alanları sınıflandırma şeması Steward ve Oke tarafından 2012 yılında yayımlanarak bu standartlaşmış sınıflandırma sistemi tüm dünya tarafından kabul görmüştür. Yerel iklim alanları sınıflandırma için oluşturulmuş bu standart sistem, 17 farklı kategoriyi içerisinde bulundurmaktadır. Bunlardan bina yapılarını dikkate alarak oluşturulan; yakın yüksek kat, yakın orta kat, yakın alçak kat, açık yüksek kat, açık orta kat, açık alçak kat, alçak katlı düzensiz, alçak katlı geniş yapılı, seyrek yapılaşma, sanayi bölgeleri olmak üzere toplamda yükseklik, açıklık ve işlevsel olarak sınıflandırılan 10 kategori bulunmaktadır. Diğer 7 kategori arazi örtüsü tiplerini sınıflandıran; yağun ağaçlık, seyrek ağaçlık, çalılık, az bitkili, kayalık yada asfalt, çıplak toprak yada kum, su yüzeyleridir. Bu kategoriler birbirine geçmiş şekilde alt kategoride oluşturabilirler. Örneğin; yakın orta açık yüksek binalar, seyrek ağaçlık çıplak toprak gibi. Çok sayıda daha için yerel iklim alanları sınıflandırma sistemi kullanılarak sınıflandırma yapılmıştır. Genellikle sınıflandırma için iki aşamalı bir yaklaşım kullanılmaktadır. Verilerin elde edilmesi ve görsel yorumlama. Özellikle uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri uygulamaları bu süreçlerdeki sınırlayıcıları ortadan kaldırmak için fazlaca tercih edilen veri ve uygulama yöntemleridir. Gelişen teknoloji ve sınıflandırma sistemlerindeki yetenekler attıkca komplike yöntemler de beraberinde gelmektedir. Son yıllarda bilgisayarlı görü teknolojilerinin artması ve derin öğrenme yapıları kullanılarak amaca yönelik çıkarılan modeller sayesinde milyonlarca görsel üzerinden hızlı ve doğruluğu yüksek sonuçlar almamızı sağlamaktadır. Bu çalışmada uzaktan algılama ve derin öğrenme yapılarından semantik öge bölütleme (instance segmentation) metodu ile İstanbul kenti Google Earth görüntüleri üzerinden World Urban Database and Access Portal Tools (WUDAPT) yayımladığı sınıflandırmada dikkat edilecek hususlar göz önüne alınarak, sınıflandırılmasını ve bazı bölgelerde yerel ikilm bölgelerinin zamansal değişiminin model ile tespit edilmesi yapılmıştır. Yapılan bu model sonrasında belirlenen bölgelerin 2002 Ağustos ve 2023 Ağustos arasındaki değişimi incelenmiştir. Yerel iklim alanları sınıflandırmasına ek olarak, yine İstanbul'a ait Landsat uygu görüntülerinin termal bant ile hesaplanan bir dizi işleme tabi tutulan değerler sonucunda arazi yüzey sıcaklığı hesaplanmıştır. Aynı şekilde 2002 temmuz ve 2023 temmuz arasındaki farkı görebilmek adına her iki yıla ait arazi yüzey sıcaklığı hesaplanmıştır. Sonuç olarak 2002 ve 2023 yılları arasındaki 11 yıllık değişim hem yerel iklim alanları sınıflandırma sistemi kullanarak hemde arazi yüzey sıcaklığı kullanarak şehir alanlarındaki mikro iklim değişiminin yerel iklim alanları sınıfları ile olan bağlantısı incelenmiştir. Yerel iklim alanı sınıflandırmada semantik öge bölütleme modeli Yolov8 kullanılmıştır. Yolov8 2023 yılında tanıtılan diğer YOLO modelllerinin geliştilmiş bir versiyonu olmaktadır. Yolov8 semantik öge bölütleme modeli görsel içerisindeki sınıfların piksellerin sınırlarını çizerek sınıflandırma çalışmaları için etkili bir model haline gelmektedir. Görsel içerisinde farklılıkları daha hızlı anlamakta ve ölçekleme problemi olmadığından farklı boyutlardaki nesnelerin tespitinde de etkili sonuçlar göstermektedir. Toplamda 47 görselin sınıf etiketlerinin görsel yorumlama ile etiketlenmesi, eğitim için görüntülerin ön hazırlığı ve veri arttırma işlemleri ile toplamda 121 görüntünün eğitimi sonrası modelin performansını ifade eden bazı değerler elde edilmştir. Eğitilen model artık bir görsel üzerinde yerel iklim alanları sınıflandırması yapabilmektedir. Landsat görüntüleri USGS Explorer üzerinden Landsat 4-5 ve Landsat 8-9 olmak üzere arazi yüzey sıcaklığı hesaplama için kırmızı bant, yakın kızılötesi ve termal bant indirilmiştir. Arazi yüzey sıcaklığı için toplamda 6 işlemden oluşan birbirine bağlı bir hesaplama yapılmıştır. Bu değerler radyans değeri hesaplama, kelvin- celsius dönüşümü, NDVI hesaplama, bitki örtüsü ve pv oranı hesaplama, emisyon yayılımı ve son olarak yer yüzeyi sıcaklığı hesaplaması sonucunda çıkan değerlerdir. Çalışmada, bu iki farklı method sonucunda İstanbul'un 2002 ve 2023 yıllları arasında değişen şehir yapısının yerel iklim alanları sınıflandırma sistemi ile incelenmesi ve yer yüzeyi sıcaklığı ile arasındaki ilişikiyi anlama açısından etkili sonuçlar içermektedir.
-
ÖgeScatter and doppler effect of wind power plants to land radars(Bilişim Enstitüsü, 2014)2000'li yıllardan bu yana rüzgâr enerji santrallerine olan ilgi artmış bulunmaktadır. Farklı ölçeklerde çeşitli santrallerin inşası başlatılmış ve sayıları artarak devam etmektedir. Yaklaşık 4-5 yıl önce rüzgâr türbinlerinin çevresindeki radar istasyonlarına etkisi olup olmadığı merak konusu olmuştur. Bunun üzerine rüzgâr türbinlerinin açısal hareketleri incelenmeye başlamıştır. Amaç etkinin tespit edilip çeşitli çözüm yollarının üretilmesidir. Türbinler radarın görüş açısında bulunuyorsa iki türlü etki edebilir ya radar dalgalarını geri yansıtarak yanıltıcı hedef bilgisi oluşturabilir ya da radar için çeşitli kör noktalar oluşturabilir. Doppler radarları bu durumda türbinleri gerçek hedeflerden ayırabilecek en donanımlı tip radarlardandır. Daha detaylı incelendiğinde rüzgar enerji santrallerinin gölgeleme, radar ekipmanına zarar verme, radar yansıtırlık yüzeyinin artması, kayıp hedefler ve bunun gibi pek çok etkisi vardır radarlara. Hem radar açısından hem de rüzgâr enerji santralleri açısından durumu iyileştirmek ve çözmek için pek çok yöntem mevcuttur.
-
ÖgeDirectional wide band printed monopole antenna for use in microwave breast cancer imaging(Bilişim Enstitüsü, 2012)Meme kanseri kadınlarda en yaygın görülen kanser türüdür. Mamografi küçük meme lezyonlarının noninvaziv tekniklerle kanser tedavisini kolaylaştırır. Son zamanlarda, geleneksel cerrahiden daha yeni tedaviler bu talepleri karşılamak için araştırılmıştır. Meme kanseri tespiti için Mikrodalga görüntüleme teknolojisi günümüzde çok ilgi çekmiş. Mikrodalga görüntüleme ile meme kanseri tespiti için fiziksel temel, normal ve malign meme dokuların dielektrik özellikleri arasındaki farktır. Mikrodalga frekanslarında normal ve malign memenin dielektrik özelliklerin arasında önemli fark neden ile cevapsız-tespitler ve yanlış-pozitiflerin sayısı çok düşük sayılardır ve bu neden meme kanseri tespitinde bir mikrodalga görüntüleme tekniğinin geliştirilmesi için en önemi motivasyon sayılır. Tahmini malign-to-normal meme dokusu arasındaki kontrast normal doku yoğunluğuna bağlı olarak 2: 1 ve 10: 1 arasında. Başka bir avantaj olarak, mikrodalga görüntüleme tekniği sonucunda ilgili doku özellikleri bir üç boyutlu (3-D) hacimsel haritasında gosteriliyor. Ayrıca Mikrodalga meme kanseri görüntüleme noninvaziv ve hatta potansiyel olarak düşük maliyetli bir alternatiftir. Bahsedilen tüm nedenlerden dolayı, mikrodalga meme görüntüleme geleneksel meme kanseri tarama sistemleri kısıtlamaların bazılarının üstesinden gelmek için bir potansiyele sahiptir.Mikrodalga görüntüleme, tıbbi uygulamalara ilişkin literatürde çok geniş araştırmalara sahiptir. Topografik yöntemleri ve backscatter yöntemleri dielektrik özellikleri karşıtlıklarından faydalanarak aktif mikrodalga görüntüleme tekniklerinin iki farklı yöntem sayılır. Mikrodalga tomografi yönteminde amaç cismin tarafından yansıyan mikrodalga enerjinin ölçümleri ile bir cismin dielektrik-özellikleri profilin toplamaktır. Ancak, diğer tarafta, yer radarı durumunda olduğu gibi, backscatter yöntemlerde amaç ölçülen geri yansıyan sinyallerin kullanımı ile önemli mikrodalga dağıtıcıların yerlerini çıkarmaktır. Normal meme dokusu ve malign lezyonlar arasında, dielektrik özelliklerin önemli kontrast nedeni ile Saçılma yükselir.Son zamanlarda meme kanseri tespiti için başka bir yol önerilmiştir. Bu yöntem konfokal mikrodalga görüntüleme ve ingilizce olarak confocal microwave imaging (CMI) olarak adlandırılır. CMI meme tümörü saptama prosedürün yöntemi memeni bir fiziksel anten dizisi sistemi ile gönderilen ultra-geniş bant darbe ile aydınlatmak ve yansimaktir. Saçılan yerini belirlemek için kullanılan bilgi sağlamak amacıyla, saçılan sinyalinin nispi varış süreleri ve amplitüdleri, ilgili algoritmalar ile analiz edilir. Mikrodalga tomografi ile karşılaştırıldığında, CMI yöntemi dielektrik özellikleri profilini tamamen yeniden yapmak yerine yalnızca memede güçlü sikliklerin yerini tanımlamak istiyor.Kısaca Radar tabanlı mikrodalga meme görüntülemesinde, metodun prosedürü memeni ultra-geniş bantlı mikrodalga darbe ile aydınlatmak ve dolayısıyla yansımaları tespit etmektir. Daha sonra dokudan geri yansıyan dalgalar memede tümörün yerini tespit eden ve gösteren görüntüler e oluşturmak için kullanır. Bu sistemlerin önemli bir bölümü ultra-geniş bant sinyal yaymak ve almak için kullanılan antendir. Hem giriş empedans uydurma açısından ve hem radyasyon desen istenen bant genişliği üzerinde, antenin bu uygulamalarda kullanmak için, iyi performans göstermesi gerekir.Antenin yüksek çözünürlükte elde etmek için antenin direktivitesi en önemli özelliklerinden biridir. Antenin Yarı Güç Işın Genişliği, ingilizce Half Power Beam Width (HPBW) küçük ayrıntıları tespit etmek için yeterince küçük olmalıdır. Diğer yandan, antenin fiziksel montaj karmaşıklığını azaltmak için ve aynı zamanda vücut ile iyi derecede konformluğunu elde etmek için kompakt bir anten tasarımı arzu edilir. Bu yüzden bu tür radar tabanlı mikrodalga göğüs kanseri görüntüleme gibi yüzey yakınındaki yakın alanda ölçüm uygulamalarında kullanım için antenin tasarım gereksinimleri aşağıdaki gibidir:?Kısa darbeleri iletmek için ultra-geniş bant yayılan sinyal.?Seçici aydınlatmak ve taramak için birkaç santimetre anten büyüklüğü.?Antenlerin görüş alanının çok geniş olma nedeni ile ortaya çıkan dağıtıcıların arasındaki bulaşmani önlemek için optimum bir yakın alanda yarım güç ışın genişliği (HPBW).?Ve nihayet tüm bant boyunca iyi bir empedans eşleştirmesi, bu mesele enerjinin böyük kısmının iletılmesini sağlar.Bir antenin HPBW ini azaltmak için antenin direktivitesini bir istenen yönde arttırmak şarttır. Darbeli radar teknikleri kullanılarak doku algılama uygulamalarında çeşitli farklı antenler araştırma grupları tarafından kabul edilmiştir. Bu tür antenlerin tipik örnekleri vivaldi, bowtie, slotline bowtie, horn ve mikroşerit antenler içerir. Günümüzde Ultra Wide band (UWB) uygulamalarında kullanmak için yönlü antenlere artan talepler vardır. Yönlü antenler ışımanı yakınsamak ile ışınım şiddetini istenilen yönde artırmak için, daha net, Yarı Güç Işın Genişliği (HPBW) optimize etmek için kullanılır. Radar sistemlerinde antenin HPBW i radar çözünürlüğünü belirleyen temel parametrelerden biridir, diğer bir deyişle, daha ince ayrıntıları daha dar bir ışın kullanılarak çözülebilir. Yönerge antenin diğer avantajları olarak, uzun bir mesafe örtmek amacıyla HPBW oldukca azaltmak gereklidir. Bir yönlü antenin ışını Body-Worn Cihazlarında, Wireless Body Area Network (WBAN) kullanmak için elektromanyetik radyasyonun etkilerini insan vücuduna azaltmak için arzu edilir. Bu halde, kullanımda olan geniş bantlı Planar Monopole gibi UWB antenlerin çoğu Omni Directional radyasyon deseni var.İlgi uygulama sağlıklı ve malign doku arasındaki dielektrik özelliklerinın farkını açıklayarak mikrodalga meme kanseri tespit edilmesidir. Farklı Yönlü Anten türleri vardır. Horn ya Vivaldi gibi antenlerde, antenin boyutu istenen bir doğrultuda büyük olması durumunda direktivite elde edilebilir. Mikrodalga meme görüntüleme için fiziksel ve radyasyon özelliklerine göre sınıflandırılabilen genellikle üç tip (dipol, slot ve monopole) Kompakt geniş bant yönlü antenler sunulmuştur. Diğer tipleri de, direktivite elde etmek amacıyla antende kavite ya da arkasında koruyucu ve ya emici malzeme kullanılır. Ancak bu gibi yaklaşımlar kullanılarak anten boyutu veya antenin verim azalması gibi üretim sürecinde bir komplikasyon ya arttırma neden olur. Ancak bu gibi yaklaşımlar kullanılarak antenın boyutu arttırma veya verim azalması gibi sorunlar ve üretim sürecinde bir komplikasyona neden olur. Radar tabanlı meme kanseri tespiti için 2-4 GHz frekansında çalışan kompakt bowtie anten veya 3.4-9.6 GHz frekansında çalışan geniş bantlı tek kutuplu anten yakın alanda mikrodalga görüntüleme için sunulmuştur. Geleneksel slot anten gibi bazı diğer yönlü antenler de sunulmuş, ancak bir dezavantaj olarak sınırlı bir çalışma frekans aralığı var. Diğer tarafta vivaldi tip antenler de iyi bir bant genişliği ve yönlü radyasyonları var. Özel tipte çember patchlı L-şekilli veya parabolik şeklınde ground sayfalı monopol mikroşerit antenler, mikrodalga görüntüleme sisteminde kullanılmak için sunulmuştur. Bu çalışmalarda ground sayfasının iyileştirmesini anten kazancı ve direktivitesinin performansını nasıl etkilediği ve optimize etmesini gösteriyor. Monopol mikroşerit antenler popüler ve fabrikasyon ve özellikleri ve küçük boyutu ve mikroşerit teknolojinin diğer avantajları kolaylığı nedeni ile.Bizim çalışmalar için parabolik şeklinde yansıtıcı ground sayfalı monopol türü mikroşerit anten göz önüne alınmıştır.Bu Tez bu uygulama için modifiye tasarım olarak, gerekli geniş bant üzerinden çalışabilen bir parabolik şeklinde yansıtıcı ground sayfalı yönlü monopol anten sunuyor. Bu çalışmada, ground sayfasının antenin istenen yönsel özellikleri elde etmek üzerinde etkisi gösterdiği ve artırıldı.Bu tezin amacı, özellikle mikrodalga meme kanseri görüntüleme gibi yakın yüzey ve yakın alanda ölçüm uygulamalarında , kullanımı uygun yeni bir modifiye anten yapısı tasarlamaktır. Antenin Ground Sayfasi ekseni substrat diyagonalının yönü boyunca uzatılmış simetrik bir parabolik eğriden oluşur. Direktivite, ground sayfanın parabolünün eksenini substratin çaprazında yönlendirmek ile, daha sonra ground sayfasında parabolik yuvaları ekleyerek iyileştirilmiştir. Ground düzlem içinde parabolün eksenini, kare substrat diyagonalın yönü boyunca uzatmak ile ground sayfasının yeteneğine doğru ve simetrik bir yansıtıcı olarak artıyor. Ayrıca ground sayfasında yuva ekleyerek oluşturulan ikinci kenarlar kazanç ve direktivite artmasına neden olup ek bir reflektör gibi davranır.Sunulan düzlemsel anten 50 ? mikrostrip-beslemeli bir disk-monopoldan oluşur. Tercih edilen bant genişliğinde antenin kazanç ve büyüklüğü arasında bir trade-off korumak için, ?r = 4.4 dielektrik sabiti olan 50 mm boyutlarında kare FR4 taban üzerinde tasarlanmıştır. Dielektrik ve iletken tabakaların kalınlıkları, sırasıyla, 1.6 milimetre ve 35 mikrometredir. Hem simülasyonları ve hem ölçümleri önerilen antenin Frekansa karşı stabil bir ışıma olduğunu onaylandırır. Antenin empedans bantı 4-9 GHz frekans aralığı kapsıyor. Ölçülen HPBW aynı frekans aralığında 54-22 derece arasındadır. Önceki monopoller ile kıyasladığında 4-9GHz bir frekans aralığında, 5-15 derece direktivite ve 1.1-3.1 dBi kazanç iyileştirildiği teyit edilir. Anten kazancı 8 GHz frekansında 10 dBi kaldırdı. Antenin ışıma yönü 5-9 GHz arasında, Phi = 130 ? ve Phi = 151? arasında değişiyor, Ve bu mesele frekansa karşı iyi bir ışın kararlılığını gösteriyor. HPBW azalma nedeni ile antenin ve neticeten radar sisteminin çözünürlük parametresi artıyor. Ornek olarak 8.5 GHz te HPBW 38 dereceden 23 dereceye azalıyor, HPBW 40 % iyileşmesini gosteriyor.Ek bir çalışma olarak, mikroşerit teknolojisinde başka bir yeni kompakt yönlü monopol anten de sunulmuştur. Bu antenin boyutları oldukça geleneksel yönlü antenler ile karşılaştırıldığında küçülmüştür. Bu antenin kazancı istenilen frekanslarda 5 dBi kadar artırılmıştır. Antenin yansıtma katsayısı bant genişliği 5-9 GHz arasındaki frekansları kapsar. Küçültülmüş boyut ve antenin iyi yönlü karakteristiği, mikrodalga görüntüleme sistemleri ve radar uygulamalarında kullanmak için uygundur.