58
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
The behoavioral modeling and an application of SAR ADC
Analog to digital converters are the main interfaces between analog world and digital circuits. The quantities which are meaningful for human senses such as voice, light, temperature etc. are not suitable for processing directly by electronic circuits. The analog values must be transformed to their electrical representations, which means the analog values are expressed as magnitude, phase or frequency of current or voltage. Finally, this information are converted to digital bits via analog to digital converters in order to be processed by digital circuits. Similarly, the digital data which consists of generally logic-1 and logic-0 are not understandable for humans. Hence, the digital to analog converters transform the bit stream to analog representations. Therefore, the need for data converters never decreases. Various types of analog to digital converter topologies are developed according to system and area requirements. Low power consumption, small area usage and design simplicity helped, SAR ADCs to become the most popular architecture at moderate speed and moderate to high resolution application in the last decades. Even though the designed ADC has physical n-bit resolution, never achieved n-bit ENOB performance in real conditions. Capacitor and transistor both arising from fabrication process, deteriorate the performance of ADC directly. The value of the capacitors affects the transfer function on the first order. Hence, the capacitor mismatch is the main limitation for high resolution ADCs. External noises which originates from electrical network, power supplies, light sources and other environmental factors such as temperature, electrical/magnetic fields are unfortunately inevitable. Also there are different internal noise and error mechanisms arise from active and passive devices. The effects of these distorting factors can be reduced using special design and fabrication techniques, but never eliminated. The obtained performance has an upper limit, no matter how successful the design. If redundancy or digital calibration techniques are used, the performance can be improved. However the power consumption and area usage increase after the application of these techniques. The purpose of the thesis is to examine the limitation of SAR ADC with and without digital calibration and redundancy. In this thesis, a differential SAR ADC model is created (with and without redundancy) in MATLAB environment in order to investigate error mechanisms and non idealities. The effects of capacitive mismatch, parasitic capacitances of DAC array, comparator noise and offset, the noise of reference voltages, sampling noise and settling behavior on ADC performance can be determined using MATLAB model. Also the optimum configuration for DAC can be chosen and, if necessary, number of the thermometric bits can be specified. This model can also be adapted easily other SAR topologies. Although this model does not include some problems such as charge injection, clock feedthrough and kickback noise, it efficiently models SAR ADCs, reducing simulation times by multiple order of magnitudes. A 14 bit differential SAR ADC is design in Cadence design environment. The design is fabricated in TSMC 65nm CMOS technology. The active die area is $2mm^2$ with full rail to rail input swing of $5V_{pp}$. A 74 dB SNDR is achieved at 20M SPS sampling rate and 5 MHz input frequency. The total power consumption is less than 25 mW from 1.2 V and 2.5 V supply voltages. In conclusion, SAR ADC performance limitations and design bottlenecks was determined thanks to the MATLAB model.The realized behavioral model will be a good start point for a designer who is dealing with SAR ADC.
Wireless and batteryless instant velocity sensor for certain daily motions
The miniaturization studies in both integrated circuits (IC) and microelectromechanical systems (MEMS) have made it possible to have electronic systems that can operate with very low power. Sensors that are used for monitoring in the buildings, factories or military facilities and wireless sensor networks are examples of such systems. Most of these systems are powered up via batteries which may cause some problems such as replacement of the batteries or disposal of these batteries. Since these systems can operate with very low power, they can be powered up with miniature renewable energy sources. The energy sources that are used in such systems are commonly: solar, thermal, acoustical, mechanical and vibrational energy harvesting systems. Another main energy harvesting source is the ambient motion. It is possible to have a harvesting system, that utilizes human motion, which can power some small mobile equipment. In this thesis, a system is designed that harvest energy from human motion by electromagnetic induction to sense certain daily motions.
Design of mixed-mode building blocks for an electronic stethoscope IC
Detecting respiratory issues early is crucial; listening to lung sounds can aid in early detection. However, traditional auscultation requires good listening skills and clinical experience. There are other ways to create images of the lung such as Magnetic Resonance Imaging (MRI), Echocardiogram (echo), and Computed Tomography (CT), but these methods are expensive and not affordable for low and middle-income countries. Therefore, it is important to have an accurate and inexpensive method for diagnosing respiratory illnesses early. An electronic stethoscope can be the solution to reduce costs and improve accuracy Constructing an electronic stethoscope involves digital design, including the SPI interface, register map, synthesis, and post-layout simulations. Analog design consists of 8-bit ADC design and layout, Low Dropout Regulators design and layout, and Bandgap Reference voltage design and layout. This thesis describes the design strategy and the pros and cons of designing analog circuits.
Şebeke bağlantılı çok seviyeli inverterler için yeni bir modülasyon tekniğinin geliştirilmesi ve uygulanması
İki seviyeli dönüştürücüler, kolay kontrol edilebildikleri için güç elektroniği devrelerinde karşılaşılan en temel ve genellikle ilk tercih edilen dönüştürücü tipidir. Bu tip dönüştürücülerin oluşturduğu toplam harmonik bozulma (THD) değerini azaltmak için anahtarlama frekansını arttırmak gerekir. Bu durumda sistem verimi azalmaktadır. Şebeke bağlantılı bir sistemin THD değerini arttırmadan, verimini arttırmanın yolu, çok seviyeli dönüştürücülere geçiş yapmakla mümkün olmaktadır. Çok seviyeli dönüştürücülerin sağladığı bu avantaja karşılık kontrol edilmesi gereken güç elektroniği elemanlarının sayılarının fazlalaşması sistem karmaşıklığını arttırmaktadır. Buna ek olarak, nötr nokta dengesinin dikkate alınmaması durumunda, sistem güvenilirliğinin ortadan kalkması kaçınılmaz olmaktadır. Bu tez çalışmasında, geleneksel iki seviyeli uzay vektör modülasyonundan yararlanılarak, iki veya daha fazla seviyeli dönüştürücüler için genelleştirilmiş yeni bir uzay vektör modülasyonu hesap algoritmasının matematiksel yöntemi ortaya konulmuştur. Bu yöntemde; sistem kaynaklarının arttırılması gerekmemiş, çok seviyeli dönüştürücüye geçiş için sistem tasarımı yalınlaştırılması, iki seviyeli dönüştürücü tasarımı seviyesine çekilmesi ile sağlanmıştır. Yaygın olarak kullanılan iki seviyeli topolojilerin yerine, kontrol edilebilirliği daha karmaşık olmasından dolayı henüz tam olarak yaygınlaşmamış, üç veya daha fazla seviyeli dönüştürücülerin, uygulaması yalınlaştırılmış uzay vektör modülasyonu ile kolay kontrol edilebilirliğinin gösterilmesi amacıyla şebeke bağlantılı üç seviyeli dönüştürücü tasarımı ve uygulaması gerçeklenmiştir. Üç seviyeli dönüştürücü uygulamasından önce iki seviyeli dönüştürücü tasarımı yapılmış, böylece gerçeklenen üç seviyeli dönüştürücü ile aralarındaki donanımsal ve yazılımsal farklılıklar ortaya konmuştur. Donanımsal karşılaştırma yapıldığında; üç seviyeli dönüştürücü tasarımı için kullanılacak tasarım kaynaklarının, iki seviyeli dönüştürücü tasarımı için kullanılacak tasarım kaynaklarından fazla olmadığı görülmektedir. İki seviyeli dönüştürücü için geliştirilmiş yazılım bir anahtarlama periyodu (125 μs) içinde 88-90 μs kadar zaman harcamaktayken, üç seviyeli dönüştürücü için geliştirilmiş yazılım ise bir anahtarlama periyodu (125 μs) içinde 98-100 μs kadar zaman harcamaktadır. Görülmektedir ki, bu tez çalışmasında önerilmiş olan iki veya daha fazla seviyeli dönüştürücüler için genelleştirilmiş uzay vektör modülasyonu hesap algoritmasının uygulandığı yazılımın bir anahtarlama periyodu boyunca harcadığı süre, temel uzay vektör modülasyonu kullanılan iki seviyeli dönüştürücü kontrol yazılımı için harcanan süreden yalnızca 10 μs fazladır. Bu fazla gelen sürenin içine nötr nokta gerilimi dengesi için kullanılan algoritmanın harcadığı süre dahildir.
Human factors and usability of knowledge management for effective e-government
ABSTRACT The concept of e-government, broadly defined as the supporting of public services and information by information and communication technologies (ICTs), is a widely researched topic in the field of human factor usage. This study explains the dynamics behind the effective e-government and the picture of Turkey through digital divide perspective via the sample of the successful e-municipal in Turkey by conducting in-depth interviews with 1 80 people who lives in Kadıköy. The thesis consists of four main parts. The first part includes a general assessment of the extent of adoption and institutionalization of e-government in Turkey. It aims to analyze the current situation, make basic suggestions as to the transition of Turkey to a sound system of e-government and determine primary objectives. This section also stresses the position of Turkey in the digitalized world. Second part of the thesis deals with Human Factors analyzing the influential, cultural and personal approaches, behavioral patterns, possible obstacles that may arise in that regard and the effects of the digital divide. The third part is on the usability of an effective e-government practice. In this part, the primary users of such an introduced system, namely the institutions applying this system and the users who are benefiting will be discussed. The fourth part comprises a Case Study where the application of e-Kadıköy, which is a successful example of e-municipal, is examined in detail. In the survey that is carried out as detailed as possible and where views of the individuals were considered, the results of the interviews and the messages contained therein are investigated thoroughly. VIII
Kızılötesi ışık ile invaziv olmayan kan şekeriölçüm sisteminin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında, kan şekeri seviyesini ölçmek için alternatif olarak invaziv olmayan bir yöntem elde etmek için yakın kızılötesi (NIR) tabanlı bir LED sensör devresi geliştirilmiştir. Sistem 940 nm dalga boyundaki NIR LED'leri kullandı. Analog sinyal, bir filtre ve bir amplifikatör devresi aracılığıyla iletildi. Daha sonra çıkış voltajının ölçüldüğü dijital bir sinyale dönüştürülmüş ve bir Arduino UNO kullanılarak glikoz seviyesi hesaplanmıştır. İn vitro testte, glikoz çözeltisinin değişen konsantrasyonları ile çıkış voltajının değiştiği ve iki değişken arasında iyi bir korelasyon olduğu gözlendi ve bu, in vivo testi motive etti. Deneyimizi üç senaryoya göre gerçekleştirdik: (i) Belli bir miktar glikoz suda çözülür ve ekipmanımızla glikoz konsantrasyonu ölçülür, (ii) katılımcılardan 5 cm3 kan alınır ve kan şekeri seviyesi ölçülür. Cihazımız tarafından bir test tüpünde ve daha sonra bu numune altın standart ekipmana taşınır ve kan şekeri seviyesinin gerçek değeri ölçülür. Tasarladığımız optik ekipmanımızda ölçülen voltaja karşı kan şekeri seviyesi, aralarında oldukça doğrusal bir ilişki olduğunu gösterir. (iii) kan şekeri seviyesi parmak ucu üzerinden ölçülür ve altın standart değer ile karşılaştırılır. Bu durumda ölçüm hatası %25'i geçmez ve kan şekeri düzeyine göre voltaj değişimi doğrusal olmayan bir davranış gösterir. Tasarlanan sistemin maliyetinin düşük olması ve kabul edilebilir bir hata sağlaması, diyabetik hastalar için ticarileştirilmeye uygun hale getirmektedir.
Parçacık sürü optimizasyonu (PSO) kullanılarak elektrik soliton üreteç tasarımı, analizi ve gerçeklemesi
Solitonlar, genliğe bağlı olarak hızın doğru orantılı olarak değiştiği, çarpıştıklarında birbirlerini etkilemeyen, doğrusal olmayan dalga sınıflarıdır. Hızlarının genliğe bağlı olarak değişmesi ve birbirini etkilememesi bu tip dalgaların farklı çalışmalar için kullanımını cazip hale getirmiştir. Askeri radar sistemlerinde, yapay zeka robot çalışmalarında, sinyali uzun mesafelere taşımada, mikrodalga frekanslarında sinyal üretiminde kullanılabilmektedir. Bu tezde soliton dalgası üretimi için doğrusal olmayan iletim hatları (NLTLs) kullanılmıştır. NLTL devrelerinin teorik denklemleri oluşturulmuş ve analiz edilmiştir. Analiz işlemleri sonunda soliton modellemesi gerçekleştirilmiş ve NLTL devrelerini tasarlamak için literatürdeki deneme yanılma yöntemleri kullanmak yerine parçacık sürü optimizasyonu (PSO) algoritması kullanılmıştır. Kullanılan bu algoritma ile 4 farklı merkezi frekans değer paremetresi için optimum sonuçlar oluşturulmuştur. Optimizasyon aşamasından belirlenen devre eleman sayıları ve değerleri için NLTL'ler modellenmiştir. Bu modellerin simülasyonları, 10MHz ile 100MHz arasındaki 10 farklı merkezi frekans değeri için tekrarlanmıştır. Alınan simülasyon sonuçlarından sonra, deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler 3 farklı merkezi frekans değeri için tekrarlanmıştır. Soliton dalga üretiminde; simülasyonu modellenen ve deneyleri gerçekleştirilen tasarımların uyumlu olduğu görülmüştür.
Akciğer bilgisayarlı tomografilerinden görüntü işleme ve derin öğrenme ile COVID-19 tespiti
Yeni koronavirüs hastalığı (COVID-19) SARS-CoV-2 virüsünün sebep olduğu bir salgın hastalıktır. Bulaşıcılığının çok yüksek olması sebebiyle hastalığın kontrol altına alınabilmesi için enfekte olmuş bireylerin hızlıca tespit edilip izole edilmesi gerekmektedir. Hastalığın tespit edilmesinde sıklıkla tercih edilen yöntem ters transkripsiyon-polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) testleridir. Bu testlerin sonuç verme sürelerinin uzunluğu ve başarım yüzdelerinin hastalığın evrelerine göre farklılık gösterebilmesi önemli dezavantajları olarak öne çıkmaktadır. Hastalığın erken evrelerinde hızlı ve doğru bir şekilde COVID-19 tanısı koyabilmek için tıbbi radyolojik görüntüleme yöntemleri de kullanılmaktadır. Bu yöntemler, hasta ile daha az temas gerektirdiğinden daha az bulaş riskine sahiptir. Özellikle, X-ışını (X-Ray) ve Bilgisayarlı Tomografi (BT) görüntüleri üzerinden derin öğrenme temelli yaklaşımlar ile COVID-19'un tespit edilmesini hedefleyen çalışmalar literatürde yoğun ilgi görmektedir. Bu çalışmada, akciğer BT görüntülerini içeren bir veri kümesi oluşturulmuştur. Bu veri kümesi üzerinde derin öğrenme temelli mimariler kullanılarak COVID-19'un tespiti gerçekleştirilmiştir. Derin öğrenme mimarileri kullanılırken iki farklı izlem takip edilmiştir. Birinci izlemde, Basit-CNN ve VGG16 mimarileri kullanılarak ağ derinliğinin başarım üzerindeki etkisi incelenmiştir. İkinci izlemde ise öğrenme aktarımı yönteminin derin öğrenme mimarilerinden VGG19, MobileNet ve DenseNet'in başarımları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda DenseNet201 mimarisinin 0,99 test doğruluğu ile en yüksek başarıma sahip olduğu gözlemlenmiştir.
Güncel metasezgisel algoritmalarla denetleyici optimizasyonları
En uygun duruma getirme olan optimizasyon işlemi, mühendislikte en sık kullanılan adımlardan/süreçlerden birisidir. Herhangi bir mühendislik probleminde, belirli koşullar altında mümkün olan alternatiflerin (çözümlerin) içinde en iyisinin seçimi birçok açıdan (verim, maliyet vb.) son derece önemlidir. Matematiksel olarak bakıldığında bu işlem; belirlenen amaç fonksiyonunu istenen tanım aralığında optimum (en uygun) yapan değeri bulmaktır. Bunun için farklı yöntemler (deterministik, rassal vb.) mevcuttur. Son yıllarda optimizasyon problemlerinin çözümünde metasezgisel algoritmalardan geniş alanda faydalanılmaktadır. Bu doğrultuda da birçok metasezgisel algoritma geliştirilmiş ve geliştirilmeye devam edilmektedir. Evrimsel, doğadan esinlenilen (sürü tabanlı, fizik/kimya tabanlı, biyolojik tabanlı, insan tabanlı, vb.) gibi türleri olan bu algoritmalar özellikle büyük ve çok boyutlu optimizasyon problemlerinin çözümünde son derece başarılı sonuçlar vermektedirler. Elektrik-Elektronik Mühendisliği alanında denetleyiciler ve bunların tasarımları çok önemlidir. Temel PID denetleyicilerde ilgili katsayıları ayarlamak için klasik yöntemler (Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, vb.) mevcuttur. Gerçekleştirilen tez çalışmasında ise PID türü denetleyicilerdeki katsayıların ayarlanması, güncel altı tane metasezgisel algoritma ile gerçekleştirilmiştir. Bu metasezgisel algoritmalar kullanılarak farklı sistemler için P, PI ve PID denetleyici tasarımları, değişik kriterler (mutlak hatanın toplamı, hata karelerinin toplamı, zaman ağırlıklı mutlak hatanın toplamı, zaman ağırlıklı hata karelerinin toplamı ve özel hata fonksiyonu) altında yapılarak performansları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir.
Radar kesit alanının azaltılması için ultra geniş bantlı frekans seçici yüzey tasarımı
Frekans seçici yüzeyler (FSY), belirlenen frekans aralığında yüzeye gelen elektromanyetik dalgaların iletim, yansıma veya soğurma özelliği göstermesini sağlayan periyodik yapılardır. Bu çalışmada birden fazla frekans bandını kapsayacak şekilde (C-bandı (4-8 GHz) ve Xbandı (8-12 GHz)), ultra geniş bant aralığına sahip, halka ve kesikli artı şekillerinin birleştirilmesiyle elde edilen yeni UGB FSY ile radar kesit alanının (RKA) azaltımı amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk kısımlarında halka ve kesikli artı şekilli yapılar tek tek analiz edilmiştir. Analiz sonucunda en verimli olan iki yapı birleştirilerek elde edilen yeni FSY ile -10 dB kazanç değerinde bant genişliği arttırılmıştır. Önerilen yapı üzerinde temel parametreleri değiştirerek, ultra geniş bantlı (UGB) radar sistemlerinde kullanılabilecek iyi zayıflama düzeyine sahip, dalganın geliş açısından bağımsız ve bant durduran filtre karakteristiğine sahip yapı elde edilmiştir.
Mikrodalga frekansında elektromanyetik soğurucu tasarımı ve optimizasyonu
EM soğurucular, günümüz askeri ve sivil endüstrilerinde çok sayıda uygulama alanı bulmaktadır. Belirli bir EM spektrum bandı içinde geniş bir frekans aralığında iyi yutuculuk özellikleri ve ince katman yapısına sahip mikrodalga soğuruculara duyulan ihtiyaç da bununla birlikte artmaktadır. Bu çalışmada, Kel Kartal Arama Optimizasyonu Algoritması kullanılarak çok katmanlı yapılar için EM soğurucu tasarımı gerçekleştirilmiştir. Seçilen frekans aralıklarında farklı geliş açıları ve polarizasyonlar için literatürde yer alan İyileştirilmiş Parçacık Sürü Optimizasyonu, DE, CFO vb. ile karşılaştırmalar yapılmıştır. Farklı malzeme veri setleri kullanılarak çeşitli tasarımlar ile en uygun tasarımın bulunması hedeflenmiştir. Kel Kartal Arama Optimizasyonu ile 19 -37 GHz frekans bandında, çok katmanlı mikrodalga soğurucu için en uygun tasarımların elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu optimizasyonların kullanım amacı, önceden tanımlanmış olan bir veri tabanından uygun malzeme katmanlarını seçerek soğurucunun istenen frekans aralığında en düşük maksimum yansıma katsayısına sahip ve en ince kalınlıkta soğurucu tasarımını gerçekleştirmektir. Optimizasyon sonucunda alınan her bir varyasyon için sayısal en iyi sonuçlar sunulmuştur. Bu tez çalışması gerçekleştirilirken MATLAB R2021b programından yararlanılmıştır.
Endüstriyel otomasyon sistemlerinde yapay zeka yöntemleri ile arıza tespiti
Bu tezde; gerçek üretim hatlarından toplanan veri kümelerinin, yapay zeka yöntemleri ile değerlendirilerek otomasyon sistemlerindeki arızaların tespiti üzerine çalışılmıştır. Üretim hatlarından toplanan bu veri kümeleri; Endüstri 4.0 ile birlikte hayatımıza giren "Internet of Things" ve "Big Data" kavramları doğrultusunda elde edilmiş gerçek verilerdir. Elde edilen bu veriler bir yapay sinir ağı algoritması olan perceptron, Rastgele Orman (Random Forest) algoritması ve Gradient Boosting (GBM) algoritmaları kullanılarak işlenmiş ve sistem arızaları sınıflandırılmıştır. Kullanılan yapay zeka yöntemlerinin performansları analiz edilerek seçilen örnek modele en uygun sınıflandırma yöntemi belirlenmiştir. Bu tez çalışması ile yapay zeka yöntemlerinin endüstriyel otomasyon sistemlerinde oluşan arızaların tespitinde başarılı bir şekilde kullanılabileceği gösterilmiştir.
Elektroensefalografi işaretlerinin makine öğrenmesi algoritmaları ile incelenmesi ve sınıflandırılması
Elektroensefalografi (EEG) işaretleri temel alınarak oluşturulan Beyin-Bilgisayar Arayüzü araştırmaları, mevcut çalışmalardan daha yüksek sınıflandırma başarımı ve daha hızlı sistemlerin kurulmasını amaçlamaktadır. Bu tez çalışmasında Beyin-Bilgisayar Arayüzü sistemleri için EEG verilerinin sınıflandırılması işlemi gerçekleştirilmiştir. EEG işaretleri içerisindeki gürültü kaynaklı bozuklukların belirli oranda ortadan kaldırılabilmesi ve işaretlerin bütünün standartlaştırılması amacıyla verilere standart sapma normalizasyonu uygulanmıştır. Ayrıca her bir frekans bandındaki bilginin ayrı ayrı elde edilebilmesi için işaretler alt frekans bandlarına ayrıştırılmıştır. Devamında, işaretlere farklı öznitelik grupları uygulanarak en yüksek sınıflandırma başarısını gösteren öznitelik grubu, çalışmada kullanılmak üzere seçilmiştir. Öznitelik matrisi içerisindeki yetersiz özniteliklerin çıkarılması için Ardışık İleri Yönde Seçim Algoritması kullanılmıştır. Çalışmada sınıflandırıcı performanslarının karşılaştırılması ve en yüksek sınıflandırma başarımının elde edilebilmesi için iki farklı yöntem önerilmiştir. Önerilen ilk yöntemde, makine öğrenmesi tabanlı klasik sınıflandırıcılardan k-En Yakın Komşuluk, Destek Vektör Makineleri ve Doğrusal Ayırım Analizi algoritmaları ile sınıflandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. İkinci yöntemde ise derin öğrenme tabanlı sınıflandırıcılardan olan Derin Sinir Ağları kullanılarak sınıflandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Derin Sinir Ağları ile iki, dört, sekiz ve on altı katmanlı derin ağ modelleri oluşturulmuş ve sınıflandırma başarıları analiz edilmiştir. Tez çalışması sonucunda, k-En Yakın Komşuluk ile %89,4 Destek Vektör Makineleri ile %88,7 Doğrusal Ayırım Analizi ile %88,3 iki-katmanlı temel sinir ağı modeli ile %88,07 dört-katmanlı derin sinir ağı modeli ile %92,5 sekiz-katmanlı derin sinir ağı modeli ile %96,82 ve on altı-katmanlı derin sinir ağı modeli ile %94,67 sınıflandırma başarısı elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, EEG tabanlı Beyin-Bilgisayar Arayüzü sistemlerinde derin öğrenme tabanlı sınıflandırıcıların, makine öğrenmesi tabanlı klasik sınıflandırıcılara göre daha yüksek sınıflandırma başarısı verdiği görüşünü desteklemektedir.
Elektronik devreler için artırılmış gerçeklik tabanlı platform geliştirilmesi
Mühendislik bilimi, uygulanabilir perspektifi nedeniyle diğer bilimlerden farklıdır. Bir mühendis için en önemli şey sadece teorik kavramları anlamak değil, aynı zamanda bu teorik bilgiyi gerçek hayatta uygulama becerisine sahip olmaktır. Mühendislik eğitimindeki teorik bilgilerin, daha iyi anlaşılması, kavranabilmesi ve pekiştirilebilmesi için mutlaka pratik uygulamalarla desteklenmesi gerekmektedir. Bu da eğitim ortamlarındaki laboratuvar uygulamalarıyla mümkün olmaktadır. Ancak yeterli altyapı ve donanımların olmaması, öğrenci sayılarının fazlalığı gibi nedenlerden dolayı laboratuvar kısımlarında sıkıntılar yaşanabilmektedir. Bu nedenle - uygulama kısımlarında - alternatif arayışlara gidilmektedir. Teknolojideki hızlı gelişmeler, her alanda kendini göstermektedir. Özellikle bilgisayar dünyasındaki ilerlemeler sonucunda "bilgisayar destekli mühendislik", "bilgisayar destekli tasarım", "bilgisayar destekli eğitim" gibi kavramlar sıklıkla kullanılmaktadır. Bunun yanında "artırılmış gerçeklik", "sanal gerçeklik", "karma gerçeklik" gibi gerçeklik türleri ve bunlarla ilişkili, birçok alanda kullanılan gerçeklik uygulamaları geliştirilmiştir. Bu tezde, elektronik devreler alanındaki temel yapılardan olan işlemsel yükselteçler için artırılmış gerçeklik tabanlı bir platform geliştirilmiştir. Sadece akıllı telefon ve breadboard gereken bu platformda temel işlemsel yükselteçli devre yapılarından olan eviren-evirmeyen yükselteç, toplama-fark, integral-türev devresi gibi uygulamalar - zengin görsel destekli (giriş-çıkış işaretleri, kullanıcı tanımlı devre elemanları, bunların bağlantıları, breadboard üzerindeki yerleşimleri vb.) olarak - hızlı ve kolay şekilde yapılabilmektedir. Prensip olarak akıllı telefon, elektronik devre işaretleyicisinin bir resmini çekmekte ve dijital olarak orijinal görüntü ile karıştırılmış bir sanal nesneler katmanı oluşturmaktadır. Geliştirilen artırılmış gerçeklik platformu; etkileşimli olarak devre elemanlarını belirlemeyi, devre kurmayı, devrenin breadboard üzerindeki yerleşimini, devre bağıntılarını ve grafiksel olarak giriş-çıkış işaretlerini göstermektedir. Böylece tasarlanan platform; artırılmış gerçekliği, etkileşimli bir kullanıcı kılavuzu olarak sunmakta, öğrencilere veya bu alanda çalışan kişilere işlemsel yükselteçli devrelerin analiz ve sentezi için rehberlik etmekte, zengin görsel içeriğiyle yeni ve ilginç bir alternatif uygulama/öğretme yolu olarak kullandırmaktadır.
2B görüntülerden 3B hacimsel görüntülerin oluşturulması
Hacimsel görselleştirme yüzey görselleştirmeye göre daha yüksek işlem yükü gerektirir. Teknolojinin gelişmesine paralel olarak hacimsel görselleştirmeye olan ilgi son yıllarda artmıştır. Hacimsel görselleştirmede önemli zorluklardan bir tanesi ilgi duyulan bölgelerin transfer fonksiyonları aracılığı ile çıkarımıdır. Bu tez çalışmasında hacimsel görselleştirmede karşılan bu zorluğun çözümü için yüzey görselleştirmede sıklıkla kullanılan sınıflandırma temelli yaklaşım uygulanmıştır. Bu tezde önerilen yaklaşımda hacimsel görselleştirme işlemi iki aşamada gerçekleştirilmektedir. İlk aşamada görüntü işleme ile yerel sınırlar çıkartılmakta ve bu sınırlar makine öğrenmesi yöntemi ile birleştirilerek ilgi duyulan bölge (İDB) belirlenmektedir. İkinci aşamada ise bir transfer fonksiyonu aracılığı ile İDB hacimsel olarak görselleştirilmektedir. Önerilen yaklaşımın başarım analizi yapılırken gürültünün İDB ve hacimsel görüntü üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Başarım analizi sonucunda önerilen yaklaşımın hacimsel görselleştirmeyi iyileştirdiği görülmüştür.
3 boyutlu derinlik kamerası ile derin öğrenme tabanlı güvenli yüz tanıma
Derin öğrenme ile yüz tanıma teknikleri, son yıllarda çok hızlı gelişim gösteren ve günlük hayatta pek çok alanda uygulaması olan bir araştırma konusudur. Suçluların takip edilmesi, personellerin şirkete giriş çıkış takibi gibi alanlar yüz tanıma sistemlerinin kullanılabileceği alanlardır. Yüz tanıma ile birlikte bir diğer önemli nokta ise yüz tanıma sistemlerine karşı yapılan saldırıların önlenmesidir. Örneğin yüz tanıma sistemleri, vesikalık fotoğraf, yazıcıdan kişinin yüz fotoğraf çıktısının alınması, telefon veya tabletten yüz fotoğrafı, video görüntüleri, maske kullanılması gibi yöntemlerle yanıltılabilmektedir. Bu nedenle başarılı bir yüz tanıma sistemi geliştirmek kadar yüz tanıma sisteminin aldatılmasını önlemek de önemli bir konudur. Bu çalışmada derin öğrenme teknikleri kullanılarak başarımı yüksek bir yüz tanıma sistemi geliştirilmiştir. 3D derinlik kamerası ile derinlik bilgisi analizi ve göz kırpma tespiti yapılarak yüz tanıma sistemlerini yanıltmaya yönelik gerçekleştirilen ataklara karşı güvenliği sağlayan bir sistem geliştirilmiştir. 3D derinlik kamerasından alınan derinlik bilgilerinin gradyeni hesaplanarak genlik ve açı histogramları çıkarılıp bu histogramların ortalama, ortanca ve standart sapma gibi istatistiksel analizi yapılarak kamera karşısındaki kişilerin canlılık tespiti yapılmıştır. Derinlik bilgisine ek olarak karar ağacı regresyonu tekniği kullanılarak göz kırpma tespiti yapılıp sistemin canlılık tespit başarımı arttırılmıştır.
Fotonik kristallerde yavaş ışık temelli sensör tasarımı
Işığın yayılımını denetlemek ve yönetmek optik ve fotonik alanının önemli konularından biridir. Işığın birçok özelliği yüksek hassasiyette sensör tasarımlarını mümkün kılmaktadır. Bu sensör tasarımlarında son yıllarda fotonik kristallerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Fotonik kristaller, dielektrik sabitinin bir, iki veya üç boyutta periyodik olarak değiştiği, yarı iletkenlerdeki elektronik bant aralığına benzer olarak fotonik bant aralığına sahip olan yapılardır. Bu fotonik bant aralığı belirli dalga boylarının kristal içerisinde ilerlemesini sağlarken belirli dalga boylarını geri yansıtarak kristalin içinde ilerlemesini engellemektedir. Fotonik kristal yapılarda oluşturulan bilinçli kusurlarla fotonik bant aralığında kusur kipleri elde edilir. Bu kusur kiplerinin dalga kılavuzu içerisinde ilerlerken grup hızının azalması sonucu artan madde-alan etkileşimi sensör hassasiyetini de arttırmaktadır. Tez çalışmasında kare örgülü fotonik kristallerin tasarımı yapılmış ve bilinçli olarak yapılan kusurların fotonik kristallerin özellikleri üzerindeki değişimleri incelenmiştir. Fotonik kristalin örgü simetrisinde yapılan çeşitli değişimler sayesinde ışığın grup hızı azaltılmış ve bunun sonucunda madde-alan etkileşimi arttırılmıştır. Yapılan tasarım ile sensör olarak kullanılan dalga boyu aralığında ışığın grup hızı 0,13*c olarak hesaplanmış ve sensör hassasiyeti 212 nm/RIU olarak elde edilmiştir. Yüksek dereceden kiplerin sensör hassasiyetine etkisinin incelenmesi amacıyla yapılan ikinci tasarımda iki farklı kip incelenmiştir. İkinci tasarımda birinci kiple 166 nm/RIU ve ikinci kiple 181 nm/RIU sensör hassasiyetine ulaşılmıştır. Bu tasarımda yüksek dereceden kiplerin azalan dalgasının (evanescent field) dielektik çubuklar üzerinde yoğunlaşmasının sensör hassasiyetini arttırdığı gösterilmiştir.
Mükemmel elektrik iletken bir yüzey üzerindeki dairesel açıklıktan saçılan alanların hesabı
Elektromanyetik ve Optik kırınım problemlerinin çözümünde Sınır Kırınım Dalgası Teorisi (SKDT) sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak SKD Teorisi'nin sadece yansımanın olmadığı opak yüzeyler için çözüm sunması sebebiyle yansımanın olduğu yüzeylerin bulunduğu problemlere çözüm getirmek için teorinin geliştirilmesi gereği ortaya çıkmıştır. Bunun sonucu olarak geliştirilen Genişletilmiş Sınır Kırınım Dalgası Teorisi (GSKDT) yöntemi ile mükemmel elektrik/manyetik iletken (PEC/PMC) veya empedans yüzeylerinin bulunduğu yani yansımanın olduğu problemlere de çözüm getirilebilmesi sağlanmıştır. Buna ek olarak sonuçların farklı varyasyonlarla değerlendirilerek analiz edilebilmesini, yansımanın olduğu yüzeyler ile hiç yansımanın olmadığı yüzeyler arasındaki farkları saptamayı ve sonuçların yorumlanabilmesini de mümkün kılmıştır. Bu çalışmada, SKD Teorisi'nin geliştirilmesiyle ortaya çıkan Genişletilmiş Sınır Kırınım Dalgası Teorisi (GSKDT) yaklaşımı kullanılarak mükemmel elektrik iletken (PEC) bir yüzey üzerindeki dairesel açıklıktan saçılan alanların hesabı incelenmiştir. İlk olarak, Miyamoto ve Wolf tarafından ortaya konulan vektör potansiyelinin sembolik ifadesi, yansımanın olduğu mükemmel iletken ve empedans yüzeyleri için genişletilen GSKD Teorisi integralinde kullanılmıştır. Bu ifade probleme uygulanmış, bulunan düzgün olmayan (non-uniform) alan ifadesi Detour parametresi kullanılarak, Fresnel fonksiyonunun asimptotik ilişkilendirmesi yardımıyla düzgün (uniform) hale getirilmiştir. Bu problemi, benzer şekilde opak yüzeylerde kırınan ve saçılan alanlar için inceleyen SKD Teorisi ile sonuçlar grafiksel olarak karşılaştırılmış, mükemmel elektrik iletken (PEC) yüzeyler için GSKD Teorisi ile genişletilmiştir. Sonuç olarak, saçılan düzgün (uniform) alanlar hesap edilmiş, elde edilen alan ifadeleri, farklı açıklık yarıçapları ve gözlem mesafeleri için grafikler ile değerlendirilerek yorumlanmıştır. Böylece, mükemmel elektrik iletken bir yüzey üzerindeki dairesel açıklıktan saçılan düzgün (uniform) alanlar GSKD Teorisi yaklaşımı ve simülasyon tabanlı bir yazılım programı kullanılarak hesaplanmıştır.
İki boyutlu GaSe katkılı PVP ince film tabanlı fotodedektörlerin üretilmesi ve incelenmesi
Bu tez çalışmasında, PVP+%GaSe solüsyonundan üretilmiş ince filmlerin optik ve elektriksel karakteristikleri belirlenerek iki boyutlu yarıiletken kullanımının Schottky fotodiyot ve alan etkili transistör üzerine etkileri incelenmiştir. Son yıllarda araştırmacıların grafen benzeri malzemelere yönelmesi, iki boyutlu yarı iletkenlerin elektronik veya optik aygıt üretiminde kullanımının hız kazanmasına sebep olmuştur. Tez çalışması kapsamında iki boyutlu yarıiletkenlerden biri olan GaSe belirli yüzde konsantrasyonlarında katkılanarak PVP polimer maddesi ile katkılanmıştır. Katkılanan PVP+GaSe çözeltisi dönel kaplama tekniği ile Si alttaş üzerine ince filmler kaplanmıştır. Hazırlanan ince filmlerin yüzey morfolojisinin görüntüsü taramalı elektron mikroskobuyla (SEM), kalınlık tayini ve kırılma indisi parametreleri Elipsometre yöntemiyle, yapısal karakteristiği X ışını kırınımı (XRD) yöntemiyle, optik karakteristikleri ise Raman ve Fotolüminesans spektroskopileriyle analiz edilmiştir. Ardından mikroelektronik aygıt fabrikasyon aşamalarına geçilerek Schottky diyot ve transistör aygıtları uygun maske ve fabrikasyon teknikleriyle elde edilmiştir. Numunelerin elektriksel karakteristiklerinin belirlenmesinde karanlık ortamda akım-gerilim (I-V) ve farklı ışık şiddetleri altında kısa devre akımı-zaman (I-t) ölçümleri analiz edilmiştir. Karanlık ortamda alınan akım-gerilim ölçümlerinin grafiklerinden önemli diyot parametreleri hesaplanmıştır. Aydınlık ortamda değişen ışık şiddetine bağlı olarak kısa devre akımı-zaman (I-t) ölçümleri yapılmıştır. I-t grafiğinden fotocevap, dış kuantum verimi ve alıcılık gibi parametreler hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlara göre, en yüksek GaSe konsantrasyonuna sahip PVP+%5 GaSe ince filme sahip aygıtların en iyi Schottky diyot performansı, en iyi fotocevap, en yüksek dış kuantum verimi ve en yüksek doğrultma oranı değerlerine sahip olduğu gözlenmiştir. Benzer şekilde yapılan transistör denemelerinden elde edilen akım -gerilim karakteristiğine bakıldığında PVP+%5 GaSe ince filme sahip transistörlerin en iyi performansa sahip olduğu gözlenmiştir.
Yazılım kontrollü orta frekanslı DA nokta kaynak sistemi tasarımı ve gerçeklenmesi
Direnç nokta kaynağı (DNK), günümüzün seri üretim koşullarında yaygın olarak tercih edilen direnç kaynak yöntemlerinden biridir. Orta frekans doğru akım (OFDA) ise alternatif akım (AA) yöntemine göre daha kesin akım sonuçları alınan, verimli ve ileri bir teknolojidir. Bu çalışmada, OFDA-DNK sistemlerinde kullanılabilecek yeterliliğe sahip, uygun maliyetli bir orta frekanslı (OF) evirici tasarımı yapılmış ve gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, kaynak çevriminin kontrolünü sağlayan bir bilgisayar arayüzü tasarlanmış, evirici bu arayüz programı üzerinden kontrol edilmiştir. OF eviricinin başarımını test etmek için bir OFDA-DNK deney düzeneği oluşturulmuştur. Eviricide üretilen OF gerilim, anma gücü 175 kVA olan OFDA kaynak transformatörüne uygulanmıştır. Transformatörün sekonderine monte edilen tam dalga doğrultucudan alınan OFDA kaynak akımı, yük olarak belirlenen bir esnek bakır baraya uygulanmıştır. Eviricinin kapalı çevrim akım kontrolü için, esnek baraya sarılan Rogowski bobininden (RB) akım bilgisi alınmıştır. Deney sonuçlarında, kaynak kontrol arayüzünde tanımlanan kaynak akımı, önemli bir farklılık olmadan yüke uygulanabilmiştir. Geri beslemesiz çalışmada, 0,178 kA olarak tespit edilen kök ortalama kare hata (KOKH), geri beslemeli çalışmalarda azalmıştır. RB düz bağlandığında KOKH, 0,109 kA, ters bağlandığında ise 0,113 kA değerine düşmüştür. Gerçekleştirilen OF eviricinin, OFDA-DNK uygulamalarında kapalı çevrim OFDA akım kontrolü yapacak bir ara birim olarak kullanılabilme potansiyele sahip olduğu düşünülmektedir. Eviricinin toplam maliyetinin, alternatiflerinden uygun olduğu söylenebilmektedir. Bu çalışmanın, OFDA-DNK sistemlerinin kontrolü konusunda yapılacak kaynak akımını iyileştirme çalışmalarına katkı sağlaması beklenmektedir.
Bazı ayrık Fourier dönüşümüne dayalı frekans kestiricilerin karşılaştırmalı performans analizi
Bu tez, frekans kestirimi ile ilgilidir. Bu kestirim için FFT enterpolasyon yöntemi kullanılmıştır. Hızlı Fourier dönüşümü (FFT), bir dizinin ayrık Fourier dönüşümünü hesaplayan algoritmalara verilen genel isimdir. Enterpolasyon ise bilinen değerlerden bilinmeyen değerleri bulmaya yarayan bir uygulamadır. Çalışmada veri modeli olarak karmaşık sinüs veri modeli kullanılmıştır. FFT enterpolasyon ile bazı frekans kestiricilerin gürültülü ve gürültüsüz durumda deneysel olarak MATLAB ortamında karşılaştırılması hedeflenmiştir. Bu kestiriciler: Quinn, Jacobsen ve Macleod'a ait kestiricilerin yanı sıra Quinn'e ait kestiricinin iyileştirilmiş halidir. Gürültü varyansı için 0, 0.5 ve 1 değerleri seçilmiştir. Bu tezde yer alan kestiricilerin temelinde Ligges ve Quinn tarafından sunulan algoritmalar vardır. En iyi yanlılık performansını Jacobsen'e ait kestirici göstermiştir. Jacobsen ve Quinn algoritmaları daha basit bir hesaplama imkanı ve çok iyi varyans performansı sunarken, Macleod ve İyileştirilmiş Quinn yöntemleri mükemmel bir varyans performansı sunar ancak hesaplaması biraz daha karmaşıktır. Kestirici seçimi, uygulama ve tasarım sınırlarına bağlı olarak kestiricinin performansı ve hesaplama karmaşıklığı arasında kabul edilebilir bir denge kurarak yapılabilir.
Endüstri 4.0 uygulamalarındaki rtls sistemleri için enerji hasatlayıcı tasarımı ve analizi
Bu çalışmada endüstri 4.0 ın gerçek zamanlı konum takibi (RTLS) sistemlerinin, endüstriyel alanlarda karşılaştığı elektromanyetik sorunların çözümlenmesi için metamalzeme yapıda grafen bazlı anten tasarımı önerilmiştir. Endüstride kullanım avantajı sağlayacak RTLS teknolojilerinin en verimli şekilde nasıl kullanılabileceğiyle ilgili çalışmalar incelenmiştir. RTLS sistemlerinin endüstriyel uygulamalarında metal etkileşimine bağlı olarak elektromanyetik sorunların çözümüne yönelik çalışma oluşturulmuştur. Çalışmada enerji hasatlama amacıyla kullanılacak, metamalzeme yapıda birim hücreler tasarlanarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlar CST Studio aracılığıyla 3-20 GHz frekans aralığında gerçekleştirilmiştir. Grafen ve gümüş bazlı enerji hasatlayıcı birim hücreler: Verimlilik, göreceli kazanç oranı, büküm sonucu oranı ve çoklu birim hücre tasarımına uyum karşılaştırmalarıdır. Verimlilik karşılaştırılmasında; grafen gümüşe göre 6,5 kat daha yüksek verimlilik değeri göstermiştir. Göreceli kazanç oranı karşılaştırmasında; grafen gümüşe göre 1,7 kat daha iyi sonuç vermiştir. Enerji hasadı birim hücre tasarımı üzerinden yürütülen çalışmada görülmüştür ki grafen bazlı simülasyonlar, gümüşe göre daha iyi sonuçlar vermektedir. Grafen bazlı enerji hasatlayıcı birim hücrelerin kullanımıyla hareketli varlıkların hassas konum takipleri, metal etkileşimine bağlı elektromanyetik bozulmalara uğramadan endüstriyel alanlara entegre edilebilir olacağı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Endüstri 4.0, RTLS, enerji hasatlama, metamalzeme, grafen, radar kesit alanı (RCS)
Harmonik kestiriminde yeni hibrit yaklaşımlar
İşaret parametrelerinin kestirimi, birçok alanda ve uygulamada önemli yer tutmaktadır. Güç sistemlerinde meydana gelen harmonik ve ara-harmoniklerin kestirimi, güç kalitesinin takibi ve iyileştirilmesi açısından da büyük önem arz etmektedir. Ancak, Fourier dönüşümü gibi geleneksel yöntemler, işaretin ana frekansının tam sayı katlarını ortaya çıkarabildikleri için harmonik kestiriminde başarılı olmalarına rağmen, ara-harmonik kestiriminde bazen yetersiz kalmaktadırlar. Bu dezavantajlarından dolayı, ara-harmoniklerin tespiti amacıyla alternatif yöntemler geliştirilmiş ve başka alanda geliştirilen yöntemler uyarlanmıştır. Bu tez çalışmasında, parametrik yöntemlerden Prony ve alt uzay analiz yöntemlerinden MUSIC algoritmalarının ayrık Haar dönüşümü ile gerçeklenmesi hususunda yeni yaklaşımlar önerilmektedir. Prony ve ayrık Haar dönüşümü ile türetilen ve hibrit bir yöntem olan önerilen metot, Prony yönteminin uygulanmasında kullanılan matrislerin eleman sayılarını azalttığı gibi, frekansları bulmakta kullanılan polinomun derecesini de düşürebilmektedir. Matris eleman sayısının azlığı hızlı yakınsamayı garanti ederken, diğer yandan polinom derecesinin düşüklüğü, ilgili polinomun köklerinin gürültüden daha az etkilenmesini sağlamaktadır. Ayrık Haar katsayılarının kullanılmasıyla Prony yöntemi, işaretin genlik, faz ve frekans bilgisini düşük bir bağıl hata oranıyla tespit edebilmektedir. Öte yandan, önerilen birinci yöntemin sonuçları kullanılarak MUSIC algoritmasının da ayrık Haar dönüşüm katsayıları ile gerçeklenebileceği gösterilmektedir. Ayrıca bu algoritmada, frekans ve gürültünün korelasyonunu inceleyen frekans vektörünün eleman sayısının azaltılması da hızlı bir yakınsama ortaya koymaktadır. Benzer şekilde, MUSIC algoritması da daha düşük hata oranıyla işaret frekanslarını bulabilmektedir. İşaret parametrelerinin tahmini için türetilen yöntemlerin, ayrık Haar dönüşümü katsayılarının hem ortalama hem de fark katsayıları ile başarılı sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.
Source device attribution for digital videos
Source device attribution is one of the main tasks of multimedia forensics which aims to identify the device from which a digital image or video originates using blind forensic techniques. Forensics generally rely on unique artifacts created on acquired images or videos during the acquisition process. Photo-Response Non-Uniformity (PRNU) is one of the most important sensor artifacts used in source device attribution due to its unique, random, and robust nature. In this research, we study the effect of video compression on the PRNU noise in video frames and propose new techniques to perform an accurate source device attribution of highly compressed H.264/AVC videos. The proposed scheme for non-stabilized videos was tested on a large set of videos and achieved a high accuracy even on highly compressed videos. We also propose a new scheme for source device attribution of digitally-stabilized video; this scheme was tested on a small set of digitally-stabilized and highly-compressed videos; the results obtained show the effectiveness of the proposed scheme.
Zaman gecikmeli takagi-sugeno bulanık Cohen-Grossberg yapay sinir ağlarının kararlılık analizi
Bu tez çalışmasında, çoklu zaman gecikmeli Takagi-Sugeno tipi bulanık tabanlı Cohen-Grossberg yapay sinir ağlarının global asimtotik kararlılık özellikleri incelenmiştir. Bu analizde kararlık koşullarının gecikmeden bağımsız olmasını sağlayan uygun Lyapunov fonksiyonelleri kullanılmıştır. Nöron aktivasyon fonksiyonu olarak Lipschitz fonksiyonları seçilmiştir. Cohen-Grossberg tipi yapay sinir ağlarının dinamik modelinde yer alan davranış ve kuvvetlendirici fonksiyonları için de bazı varsayımlarda bulunulmuştur. Lyapunov'un doğrudan yaklaşımı kullanılarak yapılan kararlılık analizi sonucunda, denge noktasını global asimtotik kararlı yapan gecikme parametresinden bağımsız yeni yeterli bir kararlılık koşulu sunulmuştur. Elde edilen koşul sadece sinir ağının sistem parametrelerine bağlı olarak ifade edilmiştir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında kullanılan yapay sinir ağı modelinin denge ve kararlılık özellikleri, bazı özel matris sınıflarının temel özellikleri kullanarak kolaylıkla doğrulanabilir. Tez çalışmasının son kısmında ise sayısal bir örnek verilerek elde edilen sonuçların uygulanabilirliğini gösterilmiştir.
Spectral co-existence in cooperative wireless networks
In this thesis, the use of analog network coding for the spectral co-existence of primary and secondary users in flat Rayleigh fading through cooperative relaying has been investigated. It is assumed that the primary and secondary systems are all SISO, and thus a 2x2 SISO-SISO cooperative radio network has been considered for concurrent spectrum sharing using overlay approach. The investigated co-existence assumes placing the secondary signal on top of the analog network-coded primary signals at the secondary relay under two different scenarios, from which both users benefit as to either enable primary transmission not possible otherwise or increase signal quality or both compared to that in the absence of cooperation. Conditions of at least maintaining or increasing the primary user's signal quality compared to that in the absence of cooperation have been analyzed in terms of outage probabilities for both users. Assuming cognitive spectrum sensing, outage probability has also been obtained for the secondary users by generalizing the transmission to the case in which spectrum holes may also be available with some probability.
Orta yükseklikte dağlık bölgelerde kurulan fotovoltaik sistemlerin performansını belirleyen parametrelerin etki oranlarının araştırılması
Dünyanın artan nüfusu ve hızlı kalkınma isteği enerji ihtiyacının gün geçtikçe artmasına sebep olmuştur. Dünya yeni kaynak arayışına girmiştir. Bunun başlıca sebeplerinden birincisi artan enerji ihtiyacı ile enerjinin çoğunluğunun sağlandığı fosil enerji kaynaklarının hem azalmaya başlaması hem de fiyatlarının artması, ikincisi ise bu kaynakların ekolojik denge üzerinde ciddi tahribata ve çevre kirliliğine neden olmasıdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisi hem kaynağının sınırsız olması hem de çevre dostu olması yönünden ön plana çıkmıştır. Güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddeler güneş pilleridir. Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani güneş pillerinin üzerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Bu tez çalışmasında güneş pillerinin verimine etki eden parametreler araştırılmış olup farklı ortam koşullarında güneş pillerinin verimi hesaplanmıştır. Güneş pillerinin verimine etki eden parametreler; ışınım şiddeti, güneş pili sıcaklığı, havanın nem oranı, güneş pili azimut açısı ve güneş pilinin tozlanma miktarıdır. Ayrıca doğal koşullardan olumsuz etkilenen güneş pillerinden maksimum verimi sağlayabilmek için MPPT yöntemleri araştırılmış ve yöntemlerin hangi durumlarda birbirlerine göre daha iyi ya da daha kötü sonuçlarının olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, güneş enerjisi sisteminden maksimum verim elde etme yolları araştırılmıştır.
Derin öğrenme tabanlı adli analiz uygulamaları
Günümüzde sayısal resimler üzerinde oynama yapabilmek oldukça kolay bir işlem haline gelmiştir. Bu oynama işlemleri genellikle kötü bir niyet taşımaksızın yapılmaktadır. Fakat bazı durumlarda bir resmin oynanıp oynanmadığı oldukça önem arz etmektedir. Özellikle siyasi kişilere karşı manipülasyon yapabilmek için sahte resimler oluşturulmaktadır. Bu bağlamda resimlerin güvenilirliği günümüzde adli kanıt olması açısından oldukça önem arz etmektedir. Mevcut adli analiz yöntemleri bazı durumlarda iyi sonuçlar üretebilmektedir. Ancak çoğu oynama çeşidinde mevcut yöntemler yetersiz kalmaktadır. Literatürdeki PRNU tabanlı kaynak cihaz tanıma yöntemi, adli bilişim alanında çalışanlar tarafından kabul görmüş ve eşdeğer yöntemler arasındaki en iyi yöntem olarak kabul edilir. Ayrıca son zamanlarda bu alana farklı bir açıdan çözüm getiren derin öğrenme tabanlı kamera model sınıflandırıcısı yöntemi de adli bilişim alanında başarısını kanıtlamaktadır. Bu çalışmada PRNU tabanlı yöntem ile derin öğrenme tabanlı yöntem irdelenmiş ve özel bir yaklaşımla birleştirilerek yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntem ile sayısal resimler üzerindeki oynanan bölgeler, eşdeğer yöntemlere göre daha doğru bir şekilde tespit edilebilmektedir. Hatta 100 x 100 piksel boyutundaki müdahalelerde dahi iyi derecede çalışmaktadır.
Bazı tek frekans kestiricilerinin performans analizi
Sinyal işleme alanında gürültü içeren reel sinüzoide ait frekans kestirimi konusu bu tezde ele alınmıştır. Reel sinüs veri modeli için farklı kestiriciler kullanılarak bu kestiricilerin performansları incelenmiştir. Farklı pencere fonksiyonları ile bu kestiriciler birlikte kullanıldığında frekans kestiricilerin analizleri yapılmıştır. MATLAB yazılımı ortamında gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, toplamsal gürültü durumunda Bartlett pencere fonksiyonunun en iyi performansı verdiği tespit edilmiştir. Gürültünün olmadığı durumda ise pencere fonksiyonunun kullanılmasının kestiricinin performansını olumsuz yönde etkilediği bulunmuştur.
Metal sektörü için görüntü işleme tabanlı bir kusurlu ürün tespit sistemi
Ürün hata tespitlerinin sayısal sistemler aracılığı ile yapılması üretim hızını artırarak üretim maliyetini azaltmaktadır. Metal sektöründe özellikle sac kesim işlemlerinde hatalı ürünlerin tespiti genellikle operatörler tarafından yapılmaktadır. Bu sektör için geliştirilecek sayısal sistem tabanlı hata kontrol sistemleri operatör kaynaklı hataların azaltılmasına ve ürün hata tespit kontrollerinin daha hassas yapılmasına olanak sağlayacaktır. Bu tez çalışmasında metal sektörü için görüntü işleme tabanlı bir kusurlu/hatalı ürün tespit sistemi geliştirilmiştir. Geliştirme süreci iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada bilgisayar ortamında morfolojik işlemler ve Hough dönüşümü kullanılarak hata tespit başarımları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda her iki yaklaşımında %80'in üzerinde başarıma sahip olduğu görülmüştür. Morfolojik işlemler ile %81 ve dairesel Hough dönüşümü ile %89 başarım oranı elde edilmiştir. İkinci aşamada ise gömülü sistem olarak Raspberry Pi Model 3 B+ seçilmiş ve ilk aşamada yüksek başarım oranına sahip yöntem olan dairesel Hough dönüşümü seçilerek farklı kamera çözünürlüklerinin başarıma etkileri incelenmiştir. Ürün grubu olarak sektörde sıklıkla üretilen ve dairesel boşluklar içeren sac levhalar seçilmiştir. Kameradan alınan görüntülerden levhalar üzerindeki dairesel boşluklara ait bilgiler görüntü işleme yöntemleri kullanılarak çıkarılmıştır. Elde edilen bilgiler referans bilgiler ile karşılaştırılmış ve belirlenen tolerans içerisinde olup olmadığı kontrol edilmiştir. 10MP kamera çözünürlüğünde alınan görüntülere gömülü sistem üzerinde dairesel Hough dönüşümü uygulanarak %96,29 başarım elde edilmiştir. Deneyler sonucunda başarım oranları göz önüne alındığında geliştirilen sistemin kalite kontrol uygulamalarında kullanılabileceği görülmüştür.
Mikroşerit antenlerin tasarım ve performans optimizasyonu
Mikroşerit antenler özellikle son yıllarda gezgin haberleşme sistemleri, radar, uçak, füze uydu ve navigasyon alanlarında sıkça kullanılmakta ve yaygınlaşmaktadır. Dikdörtgen H, E şekilli, dairesel vb. farklı geometrik şekilli mikroşerit antenler uygulama amacının gerektirdiği koşullara göre kullanılmaktadır. Kullanım amacına yönelik olarak istenilen performansın elde edilmesine yönelik anten geometrisi, alttaş malzeme tipi, besleme tipi değiştirilerek çok çeşitli uygulamalar elde edilmektedir. Bu tez kapsamında dikdörtgen ve dikdörtgen tabanlı E, H ve diğer tipteki oyuklar içeren mikroşerit antenler üzerinde yapılan çalışmalar incelenmiş, H tipi ve farklı dikdörtgen oyuklu tipler tasarlanıp benzeşime tabi tutulmuştur. Dikdörtgensel oyuklu yapıların rezonans frekansı (fr) ve bant genişliği (BG) üzerindeki azaltıcı etkileri yeni bir geometrik model arayışının girdisi olmuştur. Tasarım ve benzeşimler neticesinde, dikdörtgen yapının üst köşesinde çeyrek dairesel oyukların açıldığı yapıların fr ve BG üzerinde artırıcı etkileri gözlenmiştir. Çok sayıda ve farklı frekanslardaki denemelerde dairesel oyuklu yapının benzer olumlu sonuçlarından faydalanılarak eğri uyumlandırma yöntemiyle 1,5-2,5 GHz aralığında geçerli olacak oyuk yarıçapı (r) ve alttaş kalınlığı (h)'ın girdi, fr'nin çıktı olduğu bir denklem modeli elde edilmiştir. 1,57 GHz civarındaki sonuçlar neticesinde otomotivde kullanılan GPS antenlerinde uygulanabilecek bir tasarım da elde edilmiştir. Tüm bu çalışmalar esnasında, literatür denklemlerinin kısmen yetersiz kaldığı durumlarda tasarıma yardımcı olacak deneysel tespitlere dayanan bulgular da elde edilmiştir.
Asansör sistemlerinde veri iletimi için çok atlamalı kablosuz ağ tasarımı ve performans analizi
Kablosuz teknolojiyi kullanarak asansörün kat bileşenlerini sürmek için yapılan araştırmalar devam etmektedir. Asansör şirketleri, geleneksel yaklaşımlarla ilgili sorunlardan kaçınmak için yeni yollar bulma peşindedir. Ana hedefler kullanılan kabloların sayısını, asansör kurulum süresini ve sorun giderme süresini azaltmak ve kullanıcılara verilen servis kalitesini arttırmaktır. Bu tez çalışmasında, kontrol paneli ile kat bileşenlerinin arasındaki mevcut en yaygın kablolu ve kablosuz veri iletim teknikleri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş, hepsinin olumlu ve olumsuz yönleri belirlenmiştir. Bu değerlendirme ışığında, enerji hasadı teknolojisinin ve Wireless Short Packet (WSP) protokolünün kat bileşenlerini sürmekte uygulanabilirliği analiz edilmiş ve bu analizden yola çıkarak iki ağ tasarlanmıştır. Birincisi alçak ve orta yükseklikteki binalar için geri bildirimsiz çok atlamalı kablosuz bir ağdır. İkincisi yüksek binalara uygun hibrit kablolu-kablosuz bir ağdır. Önerilen iki ağ mimarisi için ihtiyaç duyulacak cihazlar satın alınarak deney düzeneği kurulmuş ve bu düzenek üzerinde performans testleri gerçekleştirilmiştir. WSP protokolünü kullanan TCM320 modülünün testinde, modülün hatasız çalışabildiği maksimum telegram yoğunluğu 75 telegram/s olarak bulunmuştur. Bu da 13,33 ms'lik telegram penceresine karşı gelmektedir. Modülün gönderdiği işaretin, testin yapıldığı binada, 6 kata kadar nüfuz edebildiği ispatlanmıştır. Birinci ağda, 13 baytlık telegramlarla ağın atlama süresinin (t_a) en iyi durumda 16,1 ms ve en kötü durumda 56,1 ms olduğu tespit edilmiştir. Çağrı butonunun tepki süresine (c_t) göre en iyi ve en kötü durumda hizmet edilebilecek maksimum kat sayısı (N) da belirlenmiştir. Sırayla c_t 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 ms olduğunda N en iyi durumda 6, 12, 24, 37, 49, 62, 124 ve en kötü durumda 1, 3, 7, 10, 14, 17, 35'tir. İkinci ağda CANbus teknolojisiyle TCM320 kullanılmıştır. Bu ağda mesaj iletiminin süresinin az ve sabit olması ağın yüksek binalarda uygulanmasına imkân sağlamaktadır. N değeri, CANbus'ın normal modundayken 325 ve TJA1055T kontrolörüyle CANbus hata-tolerans modundayken 295 olarak hesaplanmıştır.
Modern techniques in forensic analysis of multimedia signals
Media forensics has become a research field of great importance in the information age as digital recordings can straightforwardly be edited, manipulated, or artificially created. The forensic criterias ENF (Electric Network Frequency) and PRNU (Photo Response Non Uniformity) are among the most interested research fields. ENF is voltage frequency of mains electricity, and it shows a continuous fluctuation in time depending on the gap between demanded and supplied power. ENF is intrinsically integrated into audio and video recordings in certain conditions, and it can be estimated from these recordings. ENF can be used for various forensic tasks including time-of-recording verification, media authentication, multimedia synchronization and power grid identification. PRNU is distinct response of each photo-sensor to light caused by non-homogeneous structure of silicon wafers and unavoidable defects in the manufacturing process. This unique characteristic of each camera sensor, even of those produced from the same wafer, and hence of the same brand and model, makes PRNU to be treated as a sensor fingerprint. PRNU noise is inherently integrated into each exposed image or video frame and can be estimated from them. PRNU can be used mainly for identification of the source device by which a given image or video is recorded. In this thesis, we provide a comprehensive study on ENF based audio and video forensics and present a number of novel methods including: proposal of ENF presence detection algorithm for video; creation of a model for where the frequency of the primary video ENF harmonic is shifted, and how the captured ENF's power is attenuated owing to the idle period in rolling shutter mechanism; development of a new method for idle period extraction; exploration of a new technique for time-of-recording verification task for rolling shutter exposed videos. We also provide a comparative analysis on PRNU based source camera attribution for social media video pairs.
Trafik işaretlerini tanıyan bir sürücü güvenlik destek sistemi
Karayollarında sürücü hatalarının neden olduğu trafik kazalarını en aza indirmeyi amaçlayan sürüş güvenliği arttırılmış araçlar tasarlamak günümüz otomotiv teknolojisinin en önemli konularından biridir. Bu amaçla araçlardaki aktif ve pasif güvenlik sistemlerinin sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Aktif güvenlik sistemlerinden birisi olan trafik işaretlerini tanıma sistemleri ön kameralar aracılığı ile trafik işaretlerini tanıyan ve sürücüleri bilgilendiren sistemlerdir ve yeni nesil araçlarda yerini almaya başlamıştır. Gerçek zamanlı çalışan bu sistemler özellikle karmaşık yol koşullarında istenilen performansa henüz ulaşamamışlardır ve önemli bir araştırma konusu olmaya devam etmektedirler. Bu çalışmada trafik işaretlerinin tanınmasını amaçlayan evrişimsel sinir ağları (ESA) temelli bir sürücü güvenlik destek sistemi (SGDS) önerilmiştir. Trafik işareti veri kümesi olarak Alman Trafik İşareti Tanıma Veri Kümesi (GTSRB) kullanılmıştır. Eğitim kümesindeki imgelerin sayısal orantısızlığı nedeniyle veri çoğaltma metotları kullanılarak eğitim kümesindeki imge sayıları arttırılmıştır. LeNet-5, AlexNet, GoogleNet ve ResNet ESA mimarileri kullanılarak oluşturulan ESA modellerinin katman yapısı ile en uygun eğitilme parametrelerine deneysel olarak karar verilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda ResNet mimarisi kullanılarak önerilen SGDS'nin %98,10 sınıflandırma doğruluğuna sahip olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, GTSRB kullanılarak eğitilen SGDS'nin Türkiye karayollarında çekilmiş bir grup trafik işareti imgesi üzerindeki başarım sonuçları sunulmuştur.
Termoelektrik soğutucu (Tes) için iki yönlü sürücü tasarımı ve gerçekleştirilmesi
1930'lu yıllarda keşfedilen termoelektrik soğutucu olarak bilinen peltierler, lazer optik sistemlerde, bilgisayar işlemcilerinde, araç buzdolaplarında ve su ile soğutma sistemlerinin kullanıldığı iklimlendirme sistemlerinde sıklıkla tercih edilmektedir. Enerji tasarrufu sağlanması ve soğutucu devrenin az yer kaplaması önemli avantajlarındandır. Bu tezde, hassas çalışma sıcaklık aralığına sahip sistemlerin çalışma koşullarının kontrolünde kullanılan TES'ler (Termoelektrik soğutucu) için iki yönlü sürücü tasarımı yapılmış ve gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sürücü ile akım yönü değiştirilerek hem soğutma hem de ısıtma yapılmıştır. Bu sayede istenilen sıcaklık aralığı kontrolünün daha hassas olması sağlanmıştır. Kullanım yeri olarak özel bir sistem tercih edilmemiştir. Bu çalışmada kontrol döngülerinde sıkça kullanılan PID ile sürücü devresinde yer alan H köprüsü, kapı sürücüsü, PWM tekniği ve elektronik elemanlardan detaylı biçimde bahsedilmiştir. Tasarlanan çift yönlü akım kontrolü yapan sürücü devreye ait benzetim ve gerçek uygulama sonuçları sunulmuştur.
Enerji yönetimi
Globalleşen dünyamızda iki önemli kavram karşımıza çıkmaktadır: Enerji ve yönetim. Güngeçtikçe artan enerji ihtiyacı, kaynakların etkin kullanımını zorunlu kılmakta; bu nedenle deenerji verimliliği ve enerji tasarrufu gibi kavramları da gündeme getirmektedir. Enerjiyle ilgiliolarak ele alınan tüm bu kavramlar ?enerji yönetimi?nin önemini vurgulamaktadır.Enerji yönetimi, esas olarak, enerjinin optimum kullanılmasıdır. Bu amaçla, şirketler, enerjiyönetim programının doğrudan sorumlularını kararlaştırmak, bir enerji yöneticisi atamak,kaynakları tahsis etmek, etkin sonuçlar elde etmek için gerekli desteği sağlamak zorundadır.Şirketler, enerjiyi etkin bir şekilde yönetilmek için farklı şekillerde enerji tasarruf programlarıoluşturabilmektedirler. Bazı şirketler tesis düzeyinde tasarruf organizasyonu kurarken,bazıları bölüm bazlı yapıyı tercih etmekte, bazıları da şirket bazlı organizasyon kurmaktadır.Enerji yönetimi ve tasarrufu çalışmaları sadece belli bir alanda faaliyet gösteren firmalar içingeçerli değildir. Bu çalışmada da farklı sektörlerdeki enerji yönetimi ve tasarrufu çalışmalarıgenel hatlarıyla ele alınmış, Türkiye'de bu konuda faaliyet gösteren firmalarla görüşülmüş vesonuç olarak enerji yönetimi çalışmalarının sağlam bir zemine oturtulabilmesi adına biryasanın çıkarılması ve uygulamaya konulması gerekliliğine varılmıştır.Anahtar kelimeler: Enerji, Enerji Yönetimi, Enerji Verimliliği, Enerji Tasarrufu, ElektrikMotoru
Bir anaerobik atıksu arıtma prosesinin PLC ve SCADA kullanarak otomasyonu
Havasız (anaerobik) atıksu arıtımı bir kısım avantajları nedeniyle son yıllarda önem kazanmısve üzerinde çok sayıda arastırma yapılmıstır. Havasız arıtma sistemleri özellikle orta veyüksek kirlilik konsantrasyonlarına sahip atıksuların arıtılmasında, havalı sistemlere nazarandaha ekonomik olması, az arıtma çamuru vermesi ve bütün bunlardan daha önemlisi,biyoenerji olarak adlandırılan metan gazı üretmesi bakımlarından oldukça önemli bir süreççe ididir. Ancak,havasız arıtma sistemlerinin modellenmesi ve etkin kontrolü zordur.Böyle bir tesisin kontrolü ve kumandası için ileri düzeyde kontrolör ve programlamagerekmektedir. Bu tez çalısmasında pilot ölçekli bir havasız arıtma tesisinin kurulması,kontrolü anlatılmı , PLC ve SCADA otomasyonu yapılmı tır.
3 boyutlu ayrık kosinüs dönüşümü tabanlı yüz bulma ve tanıma
Yüz tanımada ilgi yüksek doğruluk beklentisi nedeniyle 3 boyutlu (3B)yöntemlere yönelmiştir. 3B yüz tanıma problemi beş alt modüle ayrılabilir; yüzbulma ve hizalama, öznitelik çıkartma, öznitelik seçme, sınıflandırma ve kararverme. Bu tez çalışmasında modüllerin her biri için mevcut yöntemlerin birkısmı incelenerek iyileştirme yapılmıştır ve yeni yöntemler önerilmiştir.Sınıflandırma hariç her bir modül için en iyi çözüm bulunarak 3B yüz tanımaprobleminin tamamının performansının arttırılması sağlanmıştır. AyrıkKosinüs Dönüşümü (AKD) tabanlı yeni bir simetri ölçütü tanımlanarak yüzbulma ve hizalama için kullanılmıştır. Öznitelik çıkartma için 3B AKD tabanlıyeni bir yöntem önerilmiştir. Bu amaçla voksel yapısı şeklinde gösterilen 3B yüzverilerine global ve yerel olmak üzere 2 farklı şekilde 3B AKD dönüşümüuygulanmaktadır. Global dönüşümde yüzün tamamından veya bir ilgibölgesinden katsayılar çıkartılmaktadır. Yerel yaklaşımda, 3B alt bölgelerkullanılarak, frekans bilgisinin yanında uzaysal bilgiden deyararlanılabilmektedir. Böylece ifade değişimlerinden oluşan yerel bozulmanınolumsuz etkilerini azaltmak mümkün olmaktadır. Örtüşen alt bölge yaklaşımıile göz ve burun gibi nirengi noktalarında ötelemelere karşı duyarlılıkazaltılmıştır. 2B ve 3B AKD tabanlı yüz tanımada ayırt edici özniteliklerinbulunması için filtre ve sıralı öznitelik seçme yöntemleri test edilmiştir. Altbölge tabanlı yöntemlerde, her bir alt bölgeden değişen sayıda öznitelikseçilerek başarım arttırılmıştır. Şekil ve doku bilgisi veri seviyesindebirleştirilerek oluşturulan voksel yapısından 3B AKD ile öznitelik çıkartılmıştır.Mevcut yöntemler ve önerilen yöntemler, araştırmacılar tarafından en çokkabul gören 3D RMA ve FRGC veritabanlarında test edilmiş vekarşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmaların sonunda ilgili veritabanlarında,önerilen yöntemlerle %99'un üstünde başarı oranları elde edilmiştir.
A formal trust model based on recommendations
A modern society is based on the division of labor and people inevitably rely on others. Improvement in technology makes it possible to perform economical transactions between partners living in different geographical locations and who may never see each other during their life-span. Recommender systems guide people to buy goods materials based on information from other people. A large set of alternative ways to organize such systems exists. The information that other people provide may come from explicitly from ratings, tags, reviews, or implicitly from how they spend their time and money. The information obtained can be used to select, filter, or sort items. This thesis examines formal trust assessment models. Main contributions of the thesis can be summarized as following:? A formal model to assess the trust to the organizations in a specified contextset by using web-based survey data is developed. Addition of importance parameter to trust calculations and calculation of trust in real-numberintervals by selected confidence probability are the main contributions.? Trust and confidence propogation in trust chains are investigated. Propogation of confidence is here the main contribution.? Trust and confidence propogation in service oriented systems are modeled. Propogation of confidence in service-oriented systems is again the main contribution in this model.? A software tool called Trust Assesment Software Tool (TAST) has been developed. This is a flexible program that can be applied to the organizations working in the same business-field. TAST calculates the trust assessments of the organizations in selected time intervals. TAST can make trust assessment comparisons by competitor organizations in selected time intervals. ? We also show the applicability of our contributions by examples and case studies.vKeywords : trust, web, bi-partite graph, recommendation, trust metric, trust management, trust transitivity, web-based survey, trust chain.
Düzlemsel ters çevrilmiş F antenin besleme ağını optimize ederek eksen oranını düşürme
Bu çalışmada, Alçak Dünya Yörünge Uydusu ile nesnelerin interneti (IoT) iletişimi için üç elemanlı Düzlemsel Ters F anteni tasarlanmış ve eksenel oranını düşürmek için besleme hattının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Düzlemsel ters çevrilmiş F antenlerinin belirgin avantajları, bu topolojiyi küçük açıklıklı uydu antenleri için güçlü bir aday haline getirir. Bu avantajlar, geniş hüzme genişliği, zenith yönünde dairesel polarizasyon ve aynı anda ağ geçidi anteni olarak kullanılabilmesi olarak sıralanabilir. Tasarıma tek eleman Düzlemsel Ters F Anten' in merkez frekansı hesaplanmıştır. Ardından anten boyutları optimize edilerek merkez frekansı 401 MHz ye oturtulmuştur. Tasarlanan tek elemanlı anten dizi haline getirilip eksenel oranı düşürmek için tekrar optimizasyona sokulmuştur. Tasarlanan anten iki parçadan oluşmaktadır. Bunlardan biri ışıma elemanı olarak üstte yer alır ve bu kısım 120 derece aralıklarla dairesel olarak yerleştirilmiş ters F elemanlarından oluşur. Yapının altına yerleştirilmiş bir seri güç bölücü devresi bulunmaktadır. Dairesel polarizasyon sağlamak için sıralı 120 derece faz kayması ile anten elemanları beslenir. Anten bilgisayar destekli tasarım araçları ile simüle edilmiştir ve her iki katman da düşük maliyetli FR4 malzemesi ile üretilmiştir. Antenin açık alan ölçümleri yapılmış ve benzetim sonuçları kıyaslanmıştır.
Örneklenmiş işaret için bulanık mantığa bağlı aradeğerleme algoritması
ÖZET Günümüzün gelişen teknolojileri artık geleneksel elektronik denetim birimlerinden yeteri kadar verim alamamaktadır. Gün geçtikçe ortaya çıkan daha hassas birimler ve kaçınılmaz olan enerjiden tasarruf sağlama zorunluluğu bilim adamlarını bu yönde araştırmalar yapmaya itmiştir. Gitgide mükemmele yaklaşma isteği ve doğanın belki de bir gün aynısının yapay yollarla ortaya çıkarılmaya çalışılması, yapay zeka, yapay sinir ağları, çok değerli mantık ve bunlarla birlikte bulanık mantığın ortaya çıkarılmasına neden olmuştur. Bulanık mantık her gün kullandığımız ve davranışlarımızı yorumladığımız yapıya ulaşmamızı sağlayan matematiksel bir disiplindir. Temelini doğru ve yanlış değerlerin belirlediği bulanık küme kuramı oluşturur. Burada yine geleneksel mantıkta olduğu gibi bir (I) ve sıfır (0) değeri vardır. Ancak bulanık mantık yalnızca bu değerlerle yetinmeyip, bunların ara değerlerini de kullanarak; örneğin bir uzaklığın yalnızca yakın ya da uzak olduğunu belirtmekle kalmayıp, ne kadar yakın ya da ne kadar uzak olduğunu da söyler Bu tezde, iletim veya depolama sırasında örnek değerleri gürültü veya başka nedenlerden dolayı bozulmuş olan bir işaretin tekrar elde edilmesinde, bulanık mantığa dayalı bir aradeğerleme algoritması geliştirilmiştir. Sonuçlar, örnek değerleri belirli bir şekilde seçilmiş olan gürültüsüz ve toplamsal gürültülü işaretler için ayrı ayrı elde edilmiş ve bozulan örnek değerlerin kestirilme performansı belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: Bulanık Mantık, Bulanık Küme, Elektronik Kontrol Biçimi, Yapay Zeka, Çokdeğerli Mantık, Sinir Ağları, Aradeğerleme.
Endüksiyon makinalarında durum değişkenleri ve parametre kestirimi
Bir endüksiyon makinesinin parametrelerinin kestirimi (tanısı), performans tahmini, benzetim analizi ve kontrol uygulamaları açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmada, sinüzoidal, altı adım ve PWM (Pulse Width Modulation) besleme gerilimleri altında, üç fazlı sincap kafesli bir endüksiyon motorunun stator gerilimleri ve akımları ile rotor hızı ölçümleri kullanılarak, durum değişkenleri ve parametre tanısı için, genişletilmiş Kalman filtreleme algoritması uygulanmıştır. Kullanılan filtreleme algoritmasının diğer istatistiksel filtrelere göre bir üstünlüğü, ölçüm büyüklüklerinin istatistiksel özelliklerine göre kendi parametrelerini ayarlamasıdır. Diğer filtreleme metotlarında, model parametrelerini ayarlamak için kullanılan ön tahmin büyüklükleri ve ölçüm büyüklükleri arasındaki hata yüzdesi, tüm örnekler için sabit olarak kabul edilir veya programcı tarafından ayarlanır. Halbuki Kalman filtreleme algoritması, bu hata yüzdesini en iyi performans elde edilecek şekilde otomatik olarak değiştirir. Ölçüm büyüklüklerinde çok ani değişimlerin söz konusu olduğu altı adım ve PWM beslemeler için, filtre, daha büyük örnekleme frekansı gerektirmektedir. Ancak bu durumda hesaplama süresi artmaktadır. Tüm besleme gerilimleri için, filtreleme algoritması, durum değişkenleri ve parametrelerin tanısında oldukça iyi performans göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Endüksiyon Motoru, Endüksiyon Motor Benzetimi, Vektör Kontrolü, Genişletilmiş Kalman Filtrelemesi, Durum Değişkenleri, Parametre Kestirimi
Derin öğrenme teknikleri kullanılarak meyve ve sebzede çeşitli hastalıkların tespit edilmesi
Meyve ve sebze hastalıklarının gıda güvenliği ve sürdürülebilir tarım pratikleri açısından kritik önemi bulunmaktadır. Dolayısıyla hastalıklar ürün verimini düşürmekte, kaliteyi azaltmakta ve böylece küresel gıda arzını tehdit etmektedir. Bu hastalıklar aynı zamanda biyoçeşitliliği de olumsuz etkilemekte, ekosistem dengesini bozmakta ve çiftçilerin geçim kaynaklarını zayıflatmaktadır. Bu çalışmada, derin öğrenme teknikleri kullanılarak meyve ve sebzelerde görülen hastalıkların tespiti yapılmıştır. Bu araştırma kapsamında 12 sınıfa ait 2907 adet RGB görüntüden çevrimiçi bir veri seti elde edilmiştir. Her sınıf için veri genişletme yöntemi ile veri seti 2907'den 17442'e kadar çıkarılmıştır. Meyve ve sebzelerdeki çeşitli hastalıkların tespiti için 10 katmanlı evrişimli derin ağ modeli oluşturulmuş ve ön eğitimli derin ağ mimarileri ( InceptionV3 ve ResNet50) kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, en başarılı yöntemleri belirlemek için zaman ve başarı oranı açısından karşılaştırılmıştır. Sağlanan analizlerin sonuçları ayrıca tasarlanan bu gerçek zamanlı sistem ile meyve ve sebzelerde hastalık görüntülerini tespit etme ve tahminlerini bilgisayar ekranına aktarmak için gerçekleştirilmiştir.
Enerji-verimli aygıt ve bağ özelliklerine dayalı bluetooth multipikonet formasyonu
ABSTRACT ENERGY-EFFICIENT BLUETOOTH SCATTERNET FORMATION BASED ON DEVICE AND LINK CHARACTERISTICS Canan PAMUK M.S. in Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Assist. Prof. Dr. Ezhan Karaşan August 2003 Bluetooth is a promising ad hoc networking technology. Although construction and operation of piconets are well defined in Bluetooth specifications, there is no unique standard for scatternet formation and operation. In this thesis, we propose a distributed and energy-efficient Bluetooth Scatternet Formation algorithm based on Device and Link characteristics (SF-DeviL) that is compatible with Bluetooth specifications. SF-DeviL handles energy efficiency using classes of devices, battery levels and the received signal strengths. SF-DeviL forms scatternets with tree topologies that are robust to battery depletions, where devices are arranged in an hierarchical order in terms of battery power and traffic generation rate. SF-DeviL is dynamic in the sense that the topology is reconfigured when battery levels are depleted, thereby increasing the lifetime of the scatternet. Unlike many of the algorithms in the literature SF-DeviL is also multihop, i.e., there is no requirement for each node to be in the transmission range of all other nodes. Keywords: Bluetooth, scatternet formation, energy efficiency, class of device, received signal strength, RSSI, battery level, multihop, tree topology, distributed. u
Büyük sinyal analizi ve alçak frekansli geri besleme kullanilarak düşük faz gürültülü osilatör tasarim ve simülasyonu
Spectral purity of oscillators is of great importance in both commercial and military systems. Implementing communication, radar, and Electronic Warfare systems with increasingly higher frequencies, wider bandwidths, greater data rates, and more complex modulation schemes require low phase noise signal sources. Phase noise in signal sources is not a well understood area. Although an- alytical models accomplish to describe the phase noise of known signal sources accurately, a unifying and reproducible model or method that provides a priori information for the design of a low phase noise oscillator is still not established. Due to this lack of methodical approach, mostly empirical design practices that are known to produce good results are widely adopted. Proposed design method is similar. Design and simulation of a low phase noise Dielectric Resonator Oscillator is studied. Noise sources in oscillators are briefly summarized. Phase noise models are compared. Dielectric resonators, which use small, disc-shaped ceramic mate- rials that have high quality factors at microwave and millimeter-wave frequencies, are introduced with a concise theoretical coverage. Eff ect of circuit con guration on phase noise is studied on two di erent FET devices. Common-gate con guration gave best simulation results for both tran- sistors. Parameters of coupling to the resonator are studied based on large signal anal- ysis of the active device. The optimal parameters are described with supporting simulation results. Comparisons with suboptimal designs are provided, results indicate that optimization improves the phase noise on the order of tens of dBs. Low frequency feedback method is investigated. Simulation results showed signi cant improvement in close-in phase noise when such networks are used. A large data set is obtained with input parameters of frequency, device, bias point, and feedback con guration; and optimality of such schemes are discussed based on it. The methods for suppressing both close-in and away from the carrier phase noise are presented in the most generalized way, only to be reproduced for the intended device of operation.
Mikrodenetleyici tabanla ısı kontrol sisteminin tasarımı
Mikrodenetleyici tabanla ve dijital PID kontrol algoritmalı yazılım kullanılarak tasarlanan ısı kontrol sistemi kullanıcıya birçok avantaj ve üstünlük sağlamaktadır. Sanayide veya evlerimizde sıcaklığı kontrol edilen prosesin ısı değişimlerine, dijital tabanlı PID kontrol algoritmasıyla lineerlik kazandırılarak hassasiyeti ve doğruluğu yüksek, kontrolü kolay bir kontrol sistemi elde edilir. Bu yöntemle elde edilen kazanımları örneklersek; endüstride ekonomik ve katma değeri yüksek kaliteli ürünlerin elde edilmesini, evlerimizde kullanılan ısıtma amaçlı sistemlerin kararlı bir sıcaklıkta çalışmasını sağlayarak insan sağlığına olan olumlu ve üstün yanlarını sayabiliriz.Sıcaklık kontrolünün, insan hayatında ve sanayideki birçok proseste önemli bir yeri olduğundan, bu alanda yapılan ve yapılmaya devam edilen çalışmaların değeri her zaman artmaya devam edecektir ve bilimsel anlamda önemini her zaman koruyacaktır.Anahtar kelimeler: NTC sensörlü ısı kontrol sistemi ve tasarımı, PID ısı kontrol sistemi ve tasarımı, mikrodenetleyici tabanlı ısı kontrol sistemi ve tasarımı,
EEG sinyallerindeki epileptiform aktivitenin veri madenciliği süreci ile tespiti
Türkiye'de ve dünyada; biyomedikal ve sinyal işleme konularındaki çalışmalara bakıldığında, hem teorik hem de uygulamalı olarak çok sayıda çalışmanın bulunduğu göze çarpmaktadır. Bu çalışmalar genel olarak; elektronik sistem tasarımları, matematiksel modeller, istatistik metotlarla yapılmış çalışmalar, yapay zekâ tabanlı (bulanık mantık, yapay sinir ağları ve genetik algoritmalar içeren) çalışmalar ve tıbbi yazılımlar (genel olarak mobil uygulamalar ve cihaz otomasyonları) olarak gruplandırılabilir. Bu alandaki çalışmaların özellikle 2000 yılından sonraki artışı dikkat çekicidir. Türkiye'de ve dünyada veri madenciliği alanında çalışmaların çok yeni ve az oluşunun yanı sıra, tıbbi veriler üzerindeki veri madenciliği çalışmalarının yok denecek kadar az olması konunun önemini ortaya koymaktadır. Veri madenciliği süreçlerinin tıbbi veriler üzerinde uygulanması sonucunda analiz süresinin kısaldığı ve yüksek doğruluk oranı içeren sonuçlar elde edildiği görülmektedir. Çalışma bu bakımdan ele alındığında, güncel bir uygulama olarak önem taşımaktadır.Bu çalışmada; elektroensefolagram (EEG) verileri üzerinde, epileptik aktivitelerin olup olmadığının belirlenmesi ve daha sonraki aşamalarda geliştirilecek ilave yazılımlarla otomatik teşhis koymaya yardımcı bir araç geliştirilmesi amaçlanmıştır. Verilerin veri madenciliği süreçleri kapsamında sınıflama ve kümeleme algoritmaları kullanarak tespit edilebilmesi için öncelikli olarak sekiz adet öznitelik parametresi seçilmiş ve belirlenen öznitelik değerleri hesaplanmıştır. Belirlenen öznitelikler için elde edilen sonuçlar, on bir ayrı veri madenciliği algoritmasına tabi tutulmuş ve seçilen bazı algoritmaların yüksek doğruluk oranı ile epileptik aktiviteyi tespit ettiği görülmüştür. Böylelikle farklı veri madenciliği algoritmaları ile elde edilen sonuçların hesaplama sürelerinin ve doğruluk oranlarının kıyaslanması sağlanmıştır. En yüksek doğruluk oranını verdiği tespit edilen algoritmalar yardımı ile bu alanda çalışan uzmanların epileptik aktivite teşhisi koymalarına zemin oluşturmak, ilgililerin teşhis sürecinde karar vermelerini kolaylaştırmak ve konulan teşhislerde doğruluk oranını yükselterek, Türkiye'de nöroloji ve bilgisayar bilimleri literatürüne katkı sağlanması hedeflenmiştir.
Kesir dereceli PID denetleyicinin model referans tabanlı tasarımı
Oransal-İntegral-Türevsel (PID) denetleyici kolay tasarımı ve yeterli kontrol performansı sağlaması nedeniyle otomatik kontrol uygulamalarında sıklıkla tercih edilmektedir. Oransal kazanç (Kp), İntegral kazancı (Ki) ve Türevsel kazanç (Kd) olarak adlandırılan üç temel parametreye sahiptir. Geleneksel PID denetleyicideki integral ve türev operatörleri tamsayı derecelidir. Araştırmacılar kontrol performansını artırması sebebiyle geleneksel PID denetleyicideki tamsayı dereceli integral ve türev operatörleri yerine kesirli dereye sahip integral ve türev operatörlerini kullanarak kesirli dereceli PID denetleyiciyi önermişlerdir. Kesir dereceli PID denetleyici, geleneksel PID denetleyiciye göre ilave olarak kesirli integratör derecesi (λ) ve kesirli türev derecesi (µ) içerir. Bu tez çalışmasında, kesir dereceli PID denetleyicinin zaman alanında referans bir modele göre tasarımına odaklanılmıştır. Referans model olarak Bode'nin ideal transfer fonksiyonu kullanılmıştır. Bode'nin ideal transfer fonksiyon modelinin zaman alanı cevabı ile kontrol edilmek istenen sistemin çıkışı arasındaki hatanın minimize edilmesi ile kesir dereceli PID parametrelerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Hatanın minimizasyonu için çalışmada Genetik Algoritma (GA) optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Çalışma tek girişli çok çıkışlı yapıya sahip ters sarkaç sistemi üzerinde benzetim çalışması şeklinde yürütülmüştür. Ters sarkaç sisteminde araba ve sarkaç için iki ayrı kesir dereceli PID denetleyici kullanılmış ve GA optimizasyonu bu iki denetleyicinin Kp, Ki, Kd, λ ve µ parametreleri ayarlanarak, ters sarkaç sisteminin çıkış cevabı referans modele yaklaştırılabilmiştir.
Elektrookülar nesne kontrolünde grafen tekstil arayüz kullanımı
Study of eye movements (EMs) and measurement of the resulting biopotentials, referred to as electrooculography (EOG), may find increasing use in applications within the domain of activity recognition, context awareness, mobile human-computer interaction (HCI) applications, and personalized medicine provided that the limitations of conventional "wet" electrodes are addressed. To overcome the limitations of conventional electrodes, this work, reports for the first time the use and characterization of graphene-based electroconductive textile electrodes for EOG acquisition using a custom-designed embedded eye tracker. This self-contained wearable device consists of a headband with integrated textile electrodes and a small, pocket-worn, battery-powered hardware with real-time signal processing which can stream data to a remote device over Bluetooth. The feasibility of the developed gel-free, flexible, dry textile electrodes was experimentally authenticated through side-by-side comparison with pre-gelled, wet, silver/silver chloride (Ag/AgCl) electrodes, where the simultaneously and asynchronous recorded signals displayed correlation of up to ~87% and ~91% respectively over durations reaching hundred seconds and repeated on several participants. Additionally, an automatic EM detection algorithm is developed and the performance of the graphene-embedded "all-textile" EM sensor and its application as a control element toward HCI is experimentally demonstrated. The excellent success rate ranging from 85% up to 100% for eleven different EM patterns demonstrates the applicability of the proposed algorithm in wearable EOG-based sensing and HCI applications with graphene textiles. The system-level integration and the holistic design approach presented herein which starts from fundamental materials level up to the architecture and algorithm stage is highlighted and will be instrumental to advance the state-of-the-art in wearable electronic devices based on sensing and processing of electrooculograms.
Otomotiv uygulamaları için 77 GHz SiGe BiCMOS FMCW RADAR
SiGe BiCMOS technologies have been improved such that they offer comparable, sometimes even better RF performances with respect to their counterparts, especially III-V technologies. Further, SiGe BiCMOS technologies can integrate CMOS transistors and SiGe HBTs on the same chip. These advancements make possible to implement IC designs with low-cost and high integration. Also, due to the increasing demand for compact system designs with low-cost, and low-power-consumption, millimeter-wave systems became attractive for both industry and academia. These developments have paved the way for millimeter-wave systems. Therefore, in this thesis work, a 77 GHz SiGe BiCMOS FMCW Monostatic RADAR for automotive applications is presented. The system was designed and implemented with IHP's 0.13 µm SiGe BiCMOS SG13G2 technology which offers HBTs with ft/fmax of 300 GHz/500 GHz. The schematic designs and implementation of each sub-block and the overall system were shown. Then, the simulation results for all the sub-blocks and the system were presented. The total chip area for the system is 5.05 mm2. The total power consumption of the system is 0.32 mW. The system achieves 8.5 dBm output power with only one TX channel. The simulated NF of the RX-channel is 9.1 dB and RX-gain is 18 dB. The simulation results show that the designed system can detect targets up to 180m distance with a maximum velocity of 170km/h with accuracy. Also, the designed system can separately identify two targets with a range resolution of 15 cm. This work is the first demonstration of a 77 GHz long-range-RADAR designed with an EBD.