440
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Laparoskopik cerrahi simülasyonlarında öğrenme düzeyinin elektroensefalografi sinyal analizi ile değerlendirilmesi
Laparoskopik cerrahi işlemler açık cerrahi yöntemlerinden ayrı ve üstün bir psikomotor beceri gerektirmektedirler. Beceri düzeyinin niceliksel belirlenmesi zor olmakla birlikte, yeni yeti öğrenimin ölçülmesinde elektroansefalografi (EEG) kullanımı laparoskopik cerrahi simülasyon kullanıcılarının kalıcı performansının belirlenmesi için yansız bir ölçüt oluşturma potansiyeline sahiptir. Bu amaç doğrultusunda, bu çalışmada laparoskopik cerrahi simülasyon eğitimi sırasında toplanan EEG verilerinin spektral ve istatistiksel değerlendirilmesi yapılmıştır. Etik kurulu onaylı protokol çerçevesinde daha önce laparoskopik cerrahi simülasyon cihazı kullanımı için deneyim sahibi olmayan 10 erkek (baskın sağ el, 22+2,43 yaş) üniversite öğrencisi yazılı onamla deneye katılmışlardır. Bir haftalık arayla 2 ayrı tarihte laparoskopik cerrahi simülasyon eğitim modülü olan peg transferi işlemi yaptırılmıştır. İşlem peg transferinin her birinde 4 adet pegi yuvalarına yerleştirme olarak 3 kez gerçekleştirilmiştir. EEG verileri NPX Lab programı ile spektral analizleri yapılmıştır. SPSS programlarıyla da sonuçlar değerlendirilmiştir. İstatistiksel olarak göreceli güçlerin iki zaman noktasındaki değişimine anatomik yerleşkelerde bakıldığında T3-T5 kanalında alfa ve teta bantlarında, T5-O1 ve P4-O2 kanallarında alfa bandında anlamlı artışların olduğu görülmüştür. Alfa bandındaki artış rahatlama ve gevşeme durumunun olduğu, teta bandındaki artış ise yaratıcılık, duygusal bağlantı, sezgi ve gevşeme durumunun gerçekleştiği anlamına gelmektedir. T3-T5 bölgesindeki değişim deneklerin önceki deneyi hatırladıklarını, daha sakin olduklarını, T5-O1 bölgesindeki değişim deneklerin işlemi daha rahat kavradıklarını, P4-O2 bölgesindeki değişim ise sol ellerini de daha aktif kullandıklarını ve mekânsal hafızalarını kullandıklarını göstermektedir. Analiz sonuçlarında, deneklerin ikinci çalışmada yüksek el –göz koordinasyonu ve konsantrasyon gerektiren işlemi daha sakin bir şekilde yaptıkları, sol ellerini daha aktif kullandıkları ve işlemi hatırladıkları görülmektedir. Bu çalışmada laparoskopik cerrahi simülasyon eğitim metotlarının oluşturulmasına yönelik daha etkin niceliksel ölçütlerin saptanabilmesi için özgün ve ilk adımdır.
Geniş çalışma bölgeli transistörlerin tek bir çok katmanlı algılayıcı ile modellenmesi
Bu çalışma kapsamında yapay sinir ağları kullanılarak çok geniş bir DC besleme aralığına sahip bir mikrodalga transistorunun kara kutu modeli yapılarak transistöre ait saçılma parametrelerinin tahminin yapılması hedeflenmiştir. Bu amaca yönelik BFP181 transistörüne ait üretici firmanın sağladığı ölçülmüş saçılma parametreleri kullanılmıştır. Kara kutu modelinin tahmin performansının artırılması amacı ile geniş aralığa ait DC besleme değerlerini eğitim ve test aşamalarında birçok alt bölgelere ayırarak artırmayı başardık. Ayrıca yapının hız ve verimlilik analizi için birçok farklı gizli katman nöron ve iki farklı eğitim algoritması olan Levenberg Marquardt ve Bayesian regression yöntemleri ile bir inceleme yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında önerilen yöntem ile çok geniş bir DC besleme aralığına sahip bir mikrodalga transistorunun, geri beslemeli yapay sinir ağları ile modellenmesinin başarılabileceği görülmüştür.
Çoklu nesneli analitik regülarizasyon metodu geliştirilerek çok geniş bantlı yansıtıcı anten tasarımı
Günümüz iletişim sistemlerinde, çok geniş bantlı ve kısa süreli darbe sinyallerinin sivil ve askeri haberleşme sistemlerinde kullanımları giderek artmaktadır. Bu tip işaretlerin bilgi kaybı ve sinyal deformasyonu olmaksızın uzun mesafelere iletiminde sistemde kullanılan antenin performansı oldukça önemlidir. Bu çalışmada, çok geniş frekans bandında yüksek kazanç ve verime sahip tekli ve çiftli yansıtıcı anten tasarımları yapılmıştır. Ayrıca, bu yansıtıcı antenleri beslemek için çeşitli besleyici yapıları da tasarlanmıştır. Böylece farklı frekans bantlarında çalışabilen, farklı boyut ve hacimlerde yansıtıcı anten yapıları oluşturulmuştur. Tasarlanan elektriksel olarak büyük yapıda olan antenlerin çok geniş bantta (ÇGB) ön analizleri için Analitik Regülarizasyon Metodu (ARM) ile yeni bir nümerik yaklaşım geliştirilmiştir. Bu bağlamda, elektriksel olarak büyük ve birden fazla parça içeren antenlerin analizlerini yapmak amacıyla çok sayıda cisimlerden saçılmalar için 2 boyutlu Analitik Regülarizasyon Metodu geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem yansıtıcı anten yapılarının ÇGB analizleri için uygundur. 3 boyutlu benzetim programlarının uzun süreli işlemleri yerine, geliştirilen 2 boyutlu nümerik analiz ile elektriksel olarak büyük olan çift yansıtıcılı antenlerin ÇGB analizleri daha hızlı ve daha az hafıza ile yüksek doğruluklu olarak yapılabilecektir. Tekli yansıtıcı yapısı olarak, Vivaldi ve ridged horn yapılarının birleşiminden oluşturulan TEM ridged horn anten (TEM-RHA) tarafından beslenen 0.4 GHz den 15 GHz'ye kadar çalışan 90 cm çapında ofset yanıstıcı anten tasarımı yapılmıştır. Yüksek kazançlı bu anten 35:1 band genişliği oranı ile darbe ışıması için uygun bir yapıdadır. Ayrıca, ridged horn ve TEM-RHA beslemeli 60 cm çapında onset yansıtıcı antenler daha üst frekans bantları için tasarlanmıştır. Onset yansıtıcı anten yapısı % 61 değerlerine varan oldukça başarılı bir verimlilik performansına sahiptir. Daha sonra, çok geniş bantlı uygulamalar için eksenel olarak yer değiştirmiş eliptik (EYE) alt yansıtıcıya sahip yenilikçi bir anahtarlanabilir çift yansıtıcılı anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan yüksek kazanca ve verime sahip çift yansıtıcılı antenin opsiyonel kullanılabilen iki çeşit beslemesi vardır. Bunlardan ilki K-Vivaldi antendir ve 33:1 oranında çalışma bantı genişliğine sahip olup 0.6 GHz'den 20 GHz'ye kadar çalışmaktadır ve impuls ışımasına uygundur. Bu beslemenin performansının arttırılması için kısmi dielektrik yüklemesi yapılmıştır. Kullanılan diğer besleme yapısı ise, çift ridged horn antendir. Tasarlanan çift yansıtıcı geometrisi ridged hornla beslendiğinde 1.6 GHz'den 20 GHz'ye kadar çalışmaktadır. Bu durumda bant genişliği 12:1 değerine düşmektedir, ancak antenin kazancı ve verimliliği önemli ölçüde artmaktadır. Kullanıcının gereksinimlerine göre bu iki beslemeden biri seçilebilmektedir. Tasarlanan çift yansıtıcılı anten yapısının, tekli yansıtıcı tasarımlarıyla karşılaştırıldığında hacim açısından önemli bir üstünlüğü vardır. EYE çift yansıtıcılı antenler 2 boyutlu çoklu nesneli ARM ile geliştirilmiş ve 3 boyutlu benzetim programı kullanılarak daha iyi ışıma performası için parametrik olarak optimize edilmişlerdir. Tasarlanan antenler üretilmiş ve ölçümleri yapılmıştır. Ölçümler ile benzetim sonuçları kıyaslandığında sonuçların birbirleriyle tutarlı oldukları gözlemlenmektedir.
Diferensiyel evrim algoritması ile mikrodalga anten tasarımı
Bu tez çalışmasnda, Mikroşerit Yansıtıcı Dizi Anten (MYDA) yapıları incelenmiştir. Bu yapılar geleneksel parabolik antenler gibi performansa sahip olurken, daha basit, hafif, hem elektromanyetik hem de mekanik açıdan daha kullanışlıdırlar. Bu yapılara ait yüksek performanslı tasarımlar, yapıdaki her bir mikroşerit elemanın ayrı ayrı bir şekilde yansıma değerleri hesaplanması ile elde edilir. Yüksek performanslı bir MYDA tasarımındaki en büyük engel, yüksek doğruluğa sahip, hızlı ve optimizasyona uygun bir birim elemanı tasarımının oluşturulmasıdır. 3B Simülatör programları ile bir MYDA optimizasyonunu yapmak son derece düşük verimli bir işlemdir. Nedeni ise, her bir benzetim evresinin uzun sürmesidir. Bu çalışmada, yapay zekâ algoritmaları kullanılarak bir mikroşerit birim elemanının geometrik ve malzeme parametrelerine bağlı frekans bandı boyunca, yansıma açısının karakterizasyonunun yapacak hızlı, doğruluğu yüksek bir araç tasarlanması amaçlanmıştır. Burada, X bant uygulamaları için Omega şeklindeki modelinin 3B simülatör programında elde edilen veriler ile çok katmanlı algılayıcı modeli oluşturulmuştur. Bu sayede, birim elemanın yansıma açısı, elemanın geometrik yapısı, malzeme parametrelerine bağlı frekans düzlemi boyunca sürekli bir fonksiyon olarak elde edilerek MYDA tasarımı ve optimizasyonu için hızlı, doğruluğu yüksek bir model elde edilmiştir.
Mikrodenetleyici tabanlı, endüstriyel otomatik araç diyagnostik ve izleme sistemi
Karayolu taşıtlarının sayısının artması ve bu araçlarda kullanılan elektronik sistemlerin gelişmesi otomotiv alanında farklı standartlarının oluşması ve taşıtların uzaktan izlenmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmada ele alınan konu günümüzde yaygın biçimde kullanılmaya başlanan ve araçların "bağlanabilirliği" olarak bilinen kavramın teknik alt yapısının ortaya konması ve uygulanmasıdır. Araçların "bağlanabilirliği" kavramı ve sunduğu imkanlar hem taşıtların hem de sürücülerin uzaktan izlenmesi, denetlenmesi, kontrol edilmesi, sürücüye ait sürüş ve araca ait performans ve emisyon değerlerinin analiz edilebilmesi gibi amaçlar için kullanılmaya başlanmıştır. Tez metninin 1. bölümünde "bağlanabilirlik" kavramından ve daha önce tasarlanmış olan uzaktan bağlantı ve izleme sistemleri ele alınmıştır. Bulunan birçok örnekten birkaçı seçilerek özellikleri, avantajları, dezavantajları ile karşılaştırma yapılmıştır Tez metninin 2. bölümünde araç diyagnostik (OBD) standardından ve protokollerden bahsedilmiştir. Tez metninin 3. bölümünde araçlarda kullanılan CAN haberleşme ağı yapısı ve detayları verilmiştir. Tez metninin 4. bölümünde tasarlanan mikrodenetleyici tabanlı, endüstriyel otomatik araç diyagnostik ve izleme sisteminin donanımı ile ilgili tüm detaylar açıklanmıştır. Sistemin blok diyagramı, sistemde kullanılan entegre devreler, sistemin devre şeması, sistem prototipinin tamamlanmış halinin resimleri eklenmiştir. Tez metninin 5. bölümünde tasarlanan mikrodenetleyici tabanlı, endüstriyel otomatik araç diyagnostik ve izleme sisteminin yazılımı, kod örneklerine yer verilerek açıklanmıştır. Donanımların çalışması için gerekli olan kodun akış diyagramı verilmiştir. Tez çalışmasının 6. bölümünde ise tez çalışması ile elde edilen sonuçlardan, web tarafındaki çıktılardan ve kazanımlardan bahsedilmiştir. Bu çalışmanın eksikliklerinden, geliştirilebilecek yönlerinden, performans verilerinden, maliyetinden bahsedilmiştir. Mikrodenetleyici tabanlı, endüstriyel otomatik araç diyagnostik ve izleme sistemi ile gerçeklenmek istenen kullanımı kolay, ucuz, fonksiyonel, standarda uygun tüm araçlarda çalışabilecek bir araç izleme sistemi tasarlamaktır. Tasarlanmış olan sistem ile ilk etapta, uluslararası standart olarak araç üretici firmaların vermekle yükümlü oldukları verilerin alınabilmesi amaçlanmıştır. Sistem iki ayrı haberleşme hattına bağlanabilecek yapıda hazırlanmıştır. Araç üreticisine ait özel verilerin bilinmesi halinde araca ait tüm bilgiler okunabilir.
Bir fırçasız doğru akım motoru için sensörsüz konum algılama yöntemi belirlenmesi ve gerçeklenmesi
Fırçasız DC/AC motor kullanılan uygulamalar günümüzde giderek yaygınlaşmaktadır. Özel elektronik devreler ile kontrol edilen bu motorlar, yarı iletken teknolojilerindeki ilerlemeler ile daha özelleşmiş uygulama alanları edinmeye devam etmektedir. Dahası, yarı iletken eleman fiyatlarının ve özelliklerinin üreticiler tarafından kabul edilebilir seviyelere gelmesi ile bu motorların kullanım oranları artmıştır. Birim sürede daha çok işlem yapma kabiliyetli ve daha büyük hafıza yapılarına sahip işlemcilerin geliştirilmesiyle motor kontrol uygulamalarının daha az sayıda elemanla yapılabilmesinin önü açılmıştır. Sensörsüz motor kontrolü, evirici katındaki kayıpların azaltılması, tek ya da üç şönt direnç ile kontrol, motor kontrolde programlanabilir kazanç yükselticilerinin kullanılması, akademinin olduğu kadar endüstrideki üreticilerin de ilgisini çekmektedir. Akademik çalışmalar ve alınan patentler buna örnek gösterilebilir. Ayrıca; enerji verimliliği, çevre duyarlılığı konuları önem kazanmış ve yasal düzenlemelerle gündelik hayata girmiştir. Böylelikle; endüstri, otomotiv, medikal, beyaz eşya, vb. alanlarında fırçasız AC/DC motor kontrol uygulamaları sıkça görülmektedir. Bu tez çalışmasında, bir BLAC/BLDC motorun dört anahtarlı evirici topolojisi kullanılarak sensörsüz konum algılanmasına yönelik araştırma, analiz, tasarım, deneysel ve benzetim çalışmaları anlatılmaktadır. Literatür araştırmaları, BLDC motorun sensörsüz konum algılaması ve dört anahtarlı evirici topolojisi ile yapılan çalışmaları konu edinmiştir. BLDC motorun yapıtaşları ve motor kontroldeki yapısal blokları açıklanmış ve sensörsüz konum algılama metotları, dört anahtarlı evirici topolojisinin sensörsüz konum algılamadaki kuramsal temellendirilmesi anlatılmıştır. Evirici donanım ve yazılım tasarımındaki önemli bloklara yer verilmiştir. Tasarımı yapılan elektronik devre ile dört anahtarlı evirici topolojisi kullanılarak, BLDC motorlarda kullanılan altı adımlı sürüş (trapezoidal) yöntemi ile sensörsüz konum algılaması gerçekleştirilmiştir. Konum algılama yöntemi motorun kapalı çevrim hız kontrolünde kullanılarak doğrulanmıştır. Deney ve benzetim sonuçlarına yer verilmiştir. Anahtar Kelimeler: BLDC, BLAC, motor, sensörsüz kontrol, konum algılama, dört anahtar, evirici, altı adımlı kontrol, trapezoidal kontrol
Milimetre dalga radyolink tasarımı
İnsanoğlunun yarattığı veri trafiği akıllı telefonların hayatımıza girmesi ve kullanımının artması nedeni ile gün geçtikçe artmaktadır. Cisco firmasının hesaplamalarında 1,2 zetabyte olan IP trafiğinin 2021 yılına kadar 3,3 zetabyte olacağı öngörülmektedir. 5G teknolojisinin hayatımıza girmeye başlaması ve yüksek kapasiteli veri transfer ihtiyacının artması ile birlikte yüksek veri iletim hızlarına ihtiyaç duyulacaktır. Milimetre dalga frekansında çalışan radyolinkler yüksek bant genişliği ve veri iletim hızları nedeni ile bu kullanım alanı için oldukça uygundur. Artan veri trafiğinin ihtiyaç duyduğu altyapıyı karşılamak adına kullanılması planlanan küçük hücresel (small cell) istasyonlarda verinin bir noktadan başka bir noktaya iletimi için milimetre radyolinklerin kullanılması düşünülmektedir. Alternatif olarak kullanımı düşünülebilecek olan fiber kablonun kurulum maliyeti yüksek ve altyapının kurulumu için bölgede kazı vs çalışmalarının yapılması gerekmektedir. Milimetre dalga radyolinklerde böyle bir ihtiyacın olmamasının yanı sıra kurulum maliyeti de fiber altyapıya göre oldukça ucuzdur. Milimetre radyolinkler mesafe olarak %99.99 hizmet verebilme oranları içerisinde 60 GHz için 1 km, 80 GHz için 3 km'ye kadar hizmet verebilmektedirler. 60 GHz ve 80 GHz frekanslarında atmosferik kayıpların çok fazla olmasından dolayı link uzunluğu 7/13/23 GHz gibi frekanslarda kullanılan radyolinklere göre daha kısadır. Fakat taşıyabileceği veri mevcut bant genişlikleri ve modülasyon tiplerine göre 10 Gbps'ye kadar çıkabilmektedir. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen RF ön katman ile DC den 2 GHz'ye kadar olan sinyaller 60 GHz milimetre radyolink frekansına çıkartılmıştır. Kablosuz haberleşme uygulamalarında kullanılabilecek olan bu yapı ile temel bant sinyalleri milimetre dalga frekanslarına çıkartılarak küçük hücresel ve diğer hücrelerde veri trafiği bir noktadan başka bir noktaya yüksek kapasiteli olarak taşınabilecektir. Tez kapsamında ayrıca farklı üretim teknolojilerinin karşılaştırılması, PCB tasarımları, PCB'den dalga kılavuzuna çıkmak için gerekli tasarım teknikleri ve dalga kılavuzu çeşitleri incelenerek tasarıma etkileri incelenmiştir.
Milimetre dalga frekanslarında entegre anten tasarımı ve yüzey kaplamasının anten performansına etkisi
Milimetre dalga uygulamalarının popülerliği son zamanlarda artmaktadır. Bu artışın ana nedenlerinden biri geniş frekans bandı sağlamasıdır. Bu sayede yüksek hızlarda veri aktarımı yapılabilmektedir. Artan veri trafiğini yönlendirmek/yönetebilmek için yeni yaklaşımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaca milimetre dalga bandında çalışan uygulamalar çözüm bulmaktadır. İnsanoğlunun yarattığı veri trafiği arttıkça milimetre dalga frekans bantlarında haberleşmenin önemi de gün geçtikçe artmaktadır. Milimetre dalga frekanslarındaki çalışmalar araç radar sistemleri, V2X uygulamaları, kablosuz haberleşme, vb. birçok uygulamada kullanılmaktadır. Milimetre dalga frekanslarında çalışmanın çeşitli avantajları bulunmaktadır. Bunlara örnek olarak kısa sürelerde yüksek veri aktarım kapasitesi, tasarlanan analog ön katman, anten ve diğer pasif yapıların dalga boyunun kısa olmasından dolayı küçük olması verilebilir. Avantajları yanında dezavantajları da bulunmaktadır. Bu dezavantajlardan en önemlisi milimetre dalga frekanslarının atmosferik kayıplarının yüksek olmasıdır. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen düzlemsel diferansiyel üstel yontulmuş yarıklı anten ve balun ile milimetre dalga frekanslarında çalışabilen, entegre devreler ile uyumlu kablosuz haberleşme uygulamalarında kullanılabilecek bu iki yapının kullanımı amaçlanmıştır. Bunun yanında yüksek frekanslarda PCB üzerinde tasarlanan devre ve antenlerdeki bakırın oksitlenmemesi ve sinyalde kayıpların oluşmaması adına seçilebilecek verimli yüzey sonlandırıcı malzemeler (surface finish) incelenmiş, performansları karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Milimetre Dalga, Düzlemsel Diferansiyel Üstel Yontulmuş Yarıklı Anten, Balun, Yüzey Sonlandırıcı Malzeme, Yüksek Veri Hızı
Automated insulin pump design based on probabilistic prediction algorithm
Insulin is a hormone secreted by the pancreas that regulates blood sugar in the body. Diabetes mellitus, also known as diabetes, occurs when the pancreas can not produce sufficient insulin for the body. Diabetes is a chronic disease and patients at advanced stages need to inject insulin externally at certain doses during the day. Artificial pancreas designs are aimed to measure these glucose levels and to control these levels by applying insulin to the required amount. Nowadays the systems consist of continuous glucose monitoring systems and automated insulin pumps. In this thesis, an automated insulin pump system is designed. In the system implemented, insulin injection is made to the patient at certain intervals during the day and records of injections made are kept. Thus, the patient's insulin intake is automatically monitored and patient follow-up is facilitated. The intelligent insulin pump realized is able to make injections by predicting and calculating insulin doses solely with the meal information given by the patient using a probabilistic prediction algorithm. In this system there is no need for patient to make blood glucose measurements for the bolus doses. Depending on the predicted and calculated insulin doses, insulin injection with the pump will be performed. In addition to this bolus dose, an injection of the basal insulin dose will also be performed during the day periodically according to the weight information of the patient.
Geniş çalışma bölgeli bir mikrodalga transistörünün destek vektör regresyon makinesi ile modellenmesi
Makine öğrenme uygulamaları son yıllarda yoğun olarak çalışılmakta olan bir araştırma konusudur. Yapılan çalışmalar istatistiksel öğrenme teorisine dayanan Destek Vektör Makineleri (DVM) gibi güçlü sınıflandırma algoritmalarının geliştirilmesini ve oldukça farklı alanlarda başarı ile kullanımını mümkün kılmıştır ve Destek Vektör Makineleri'nin nin birçok uygulamada klasik sınıflandırma algoritmalarına göre daha gürbüz bir algoritma olduğu gösterilmiştir. Bu tez çalışmasının amacı DVM' nin mikrodalga teori ve tekniğine uygulamak ve bu amaç doğrultusunda geniş çalışma bölgeli bir mikrodalga transistörünün analizini DVRM ile gerçekleştirmektir. Mikrodalga transistörünün analizinde DVM' nin regresyon yapabilme yeteneğinden ve seyreklik özelliğinden yararlanılmıştır. Modelin regresyonu için, makinemiz eğitim ve test işlemlerine tabi tutularak yüksek doğruluk oranlarına sahip modeller elde edilmiştir.
Hareket edebilen elektronik ve genel amaçlı sibernetik el ve kol sistemi
Hastalıklar, trafik kazaları, doğum kusurları ve askeri yaralanmalar gibi çeşitli nedenlerden dolayı ampute sayısı önemli derecede artmaktadır. Vücudun eksik bölümünü değiştiren yapay protez cihazları, bu tür özürlü insanlar için normal fiziksel aktivite elde etmede son derece yararlı olabilir. Gereksinimler özürlü insanların hem estetik hem de fonksiyonel ihtiyaçlarını içerir. Bu gereklilikler listesi, kullanılabilirlik ve ekonomik olma durumları da göz önüne alınırsa daha da uzar. Genellikle bu gereklilik listesinden bir kısmına odaklanan tasarım çözümleri literatürde ve ticari olarak bulunmaktadır. Bu tez kapsamında da daha geniş bir gereklilikler listesine çözüm oluşturan optimum bir sibernetik el sistemi tasarımı yapılmaya çalışılmıştır. Önerilen tasarım, sabit proksimal interfalangeal (PIP), distal interfalangeal (DIP) eklemler ve uyumlu metakarpofalangeal (MP) eklemi olan 5 parmaktan oluşmaktadır. Tasarlanan protez el, kullanıcının sinir sinyalleri ve kas aktivitesine göre istediği el fonksiyonunun gerçekleştirilmesini sağlar. Bu işlem için kablosuz bir 8 kanallı elektromyogram algılayıcısı kullanılır. Elektromyogramdan elde edilen veriler tasarlanan yapay sinir ağı ile sınıflandırılarak belirlenen el hareketi komutları algılanmış olur. Bu komutların mekanik sistemdeki el hareketine dönüşebilmesi için gerekli olan elektronik gömülü sistem tasarımı ve yazılımları gerçekleştirilmişltir. Protez el ile yapılan çeşitli deneysel çalışmalar sonucunda, sistemin işlevsel (tutuş şekilleri-grasp types) ve görünüşe dayalı pozlamaların (el işareti-posture) önemli bir bölümünü gerçekleştirebildiği ve sinirsel arayüzün pek çok görev için protezin kontrolünde başarılı olduğu görülmüştür. Bu sonuçlar, önerilen sistemin fiziksel olarak özürlülerin insana benzer hareketi taklit etme ve günlük görevleri yerine getirme konusunda potansiyelini göstermiştir.
Anten ve toplayıcı sistemlerde metamateryallerin kullanılması
Kablosuz haberleşme ve mobil iletişim sistemlerinde sıklıkla kullanılan mikroşerit yama antenlerin yönlendirici kazancını artırmak için kullanılan en klasik yöntem dizi anten tasarlamaktır. Fakat bu yöntemin temel iki dezavantajı; elemanlar arası kuplaj ve her elemanı ayrı besleme problemidir. Bu tez çalışması, Ku Bandında (12 GHz) mikroşerit yama antenin yönlendirici kazancını iyileştirmek için ayrı bir üsttaş metamateryal (MM) lens katmanı kullanmayı önermektedir. Bunun için öncelikle Ku-Bandında çalışan bir mikroşerit yama anten tasarlandı. Daha sonra lens olarak kullanılacak metamateryallerin birim hücre yapıları Ku bantta metamateryal karakteristiği gösterecek şekilde tasarlandı ve ölçeklendirildi. Ayrıca birim hücre metamateryal yapılardaki endüktif ve kapasitif etkiye sebebiyet veren geometrik ayrıntıların iletim bandına etkisi incelendi. Birim hücre yapıların ortam parametrelerinin her ikisininde (є,μ) Ku bantta negatif olduğunu doğrulamak için Robust metodu kullanılarak MATLAB'da eğrileri çizdirildi. Daha sonra elde edilen bu birim hücre metamateryal yapıları periyodik lens katmanına dönüştürmek için dielektrik katmanda en uygun dağılım kombinasyonu, referans antene optimum uzaklığı ve gelen dalga ile yapacağı en uygun açı değerleri tespit edildi ve her beş farklı metamateryal lens bu değerlere göre kullanıldı. Simülasyon ve tasarımlar CST'de, üretim ve laboratuvar ölçümleri ise Yıldız Teknik Üniversitesi Elektronik ve Haberleşme bölümü RF ve Mikrodalga Laboratuvarında gerçekleştirildi. Ölçüm sonuçlarının bilgisayar simülasyonlarıyla yakın olduğu ve her iki durumda da referans anten yönlendirici kazancında iyileştirme olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, anten yönlendirici kazancındaki artım ile paralel olarak HPBW'de de azalma olduğu tespit edilmiştir. Son olarak 29.75 GHz Ka band verici frekansında çalışan bir parabolik reflektör anten tasarlandı ve beslemesi için bir ofset horn anten kullanılarak simülasyonu yapıldı ve yönlendirici kazanç ışıma örüntüsü çizdirildi. Daha sonra aynı frekans bölgesinde DNG özelliği gösterecek şekilde omega yapıda bir MM lens katmanı tasarlanarak horn antenin iç kısmında kullanıldı ve uzak alan ışıma örüntüsü tekrar çizdirildi. Simülasyon sonuçlarına göre MM lens kullanınca besleme horn antenin yönlendirici kazancında +3.7 dB'lik bir artış ve HPBW'de ise 4.3° bir daralma gözlemlendi.
Computer based modelling of radio frequency energy harvesting circuits
This work involves developing a system that includes radio frequency (RF) energy that is to be transferred from a specific source at a long distance or that contains high efficiency microwave electronics and antenna equipment for use in a variety of low-power electronic applications, such as by turning the radio frequency (RF) energy available in the environment. It will provide ease of operation in low-power sensor networks, RFID tags, integrated electronics and communication circuits, remote monitoring and control systems, mobile devices, intelligent fields, intelligent energy management, security and defense systems with electromagnetic energy that can be turned and used DC power. In recent years, it has been developed two modules in this project which aimed to be a product of international scale by catching increasingly important RF energy harvesting technology in the world: Rectifier circuit which converts RF energy to DC energy received by RF energy collector antenna. The RF energy harvester unit will independently utilize radio frequencies such as Wi-fi or GSM available in the environment, as well as from the RF power transmitter unit, which will be identified for wireless energy transfer and designed in the ISM band. At the end of the project, a system that can be powered by wireless RF energy and can operate independently from the batteries will be designed. With this system, low-power sensors and similar systems can be operated without requiring an external power source.
Çoklu-biyometrik verilerle görüntü damgalama
Internet kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte bilgi güvenliği her geçen gün daha önemli bir hale gelmektedir. Çünkü bilgiler kolaylıkla kopyalanabilir, çalınabilir ve taklit edilip kötü amaçlarla kullanılabilir. Özellikle kişisel bilgilerin güvenliğini sağlamak için birçok önlem alınmaktadır. Bunlardan en çok bilineni kişisel parolalardır. Ancak bu parolaların çalınma ihtimali de bulunmaktadır. Bu nedenle bilgiye erişim için yetkili kişilerin biyometrik özellikleri de kullanılabilir. Çünkü biyometrik veri kişiye özeldir ve taklit edilemez. Bir yerine birden çok biyometrik verinin bir arada kullanılması güvenliği daha da arttırmaktadır. Ancak bu biyometrik verilerin de bir veri merkezinde depolanması gerekmektedir. Biyometrik verilerin olduğu gibi değil de farklı veriler içine gizlenerek depolanması ekstra bir güvenlik katmanı sağlayacaktır. Bu nedenlerle; kişilere ait biyometrik verilerin taşıyıcı bir görüntü içerisine damga olarak yerleştirilmesi düşünülmüştür. Bu tezde avuç içi, iris ve kulak verileri damga olarak kullanılmıştır. Damgaları geri elde etmek için kullanılacak yöntem sadece yetkili kişi tarafından bilinmektedir ve yetkisiz kişilerin bu damgaları rastgele yöntemlerle çıkarması mümkün değildir. Kötü amaçlı kişiler bu verilere erişmeye çalışırken damgalanmış resme farklı tipte saldırılar yaparlar. Sistemlerin özelliğine göre bazı durumlarda saldırı sonucunda damga verilerinin tamamen kaybolması (kırılgan damgalama) istenirken, bazı durumlarda damgaların saldırılara karşı dayanıklı olması (güçlü damgalama) istenmektedir. Bu tezde farklı yöntemler (tekil değer ayrışımı, sonlu ridgelet dönüşümü, contourlet dönüşümü) kullanılarak güçlü damgalama ve yarı kırılgan damgalama için uygun yöntemler ve bu yöntemler sırasında kullanılacak olan ölçek faktörlerinin belirlenmesi sağlanmıştır. Ölçek faktörlerinin belirlenmesinde iteratif ve analitik optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Bu yöntemler spiral optimizasyon, parçacık sürü optimizasyonu ve polinomsal yaklaşımdır. Anahtar Kelimeler: Çoklu biyometrik damgalama, tekil değer ayrışımı, sonlu ridgelet dönüşümü, contourlet dönüşümü, optimizasyon
Uydulararası optik haberleşmede performans analizi
Uydu haberleşme sistemleri, askeri uygulamaların yanı sıra telekomünikasyon, uzaktan algılama, navigasyon ve bilimsel uygulamalarda önemli bir rol oynamaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte bu uygulamalarda kullanılan veri miktarının artışına bağlı olarak daha yüksek veri hızlarında haberleşmeye ihtiyaç duyulmaktadır. RF (Radyo frekans) haberleşme sistemleri sahip oldukları teknolojinin getirdiği sınırlamalar nedeniyle bu ihtiyacı karşılamakta yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle yaklaşık 2000 yılından itibaren daha yüksek veri hızlarında haberleşme imkânı sağlayan optik haberleşme sistemleri üzerinde araştırma, geliştirme, test ve deneme çalışmaları hız kazanmıştır. Optik haberleşme sistemleri, RF haberleşme sistemlerine göre daha yüksek veri hızının yanında daha küçük boyutlarda, hafif ve daha az güce ihtiyaç duyan haberleşme terminallerine sahiptir ve ayrıca minimum sinyal zayıflaması, minimum gecikme ve frekans spektrumunun daha verimli kullanılmasını sağlarlar. Bu çalışmada, uydulararası optik haberleşmenin verici ve alıcı sistemlerinde kullanılan haberleşme elemanları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Kablosuz optik haberleşme kanal parametreleri belirlenmiş ve bu parametrelere göre uydulararası optik haberleşme sistemi tasarlanmıştır. LEO, MEO ve GEO uydu takımyıldızları tasarlanarak aynı ve farklı yörüngelerde bulunan uydular arasındaki senaryoların benzetimi OptiSystem 7 programı ile yapılmıştır. Farklı verici güçleri, optik anten açıklıkları ve farklı uydulararası bağlantı mesafeleri için haberleşme sistemlerinin performansları analiz edilmiştir. Bu analizler ile optik haberleşme sistemleri için ulaşılabilecek maksimum veri hızları belirlenmiştir. Benzetim ve teorik hesaplamalar tamamen uyumludur.
Bal arısı çiftleşme optimizasyonu ile anten tasarımı
Bu tez çalışması kapsamında, bilgisayar destekli anten tasarımları ve bu tasarımların sezgisel algoritmalar ile optimizasyonu ele alınmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle MATLAB ortamında tasarlanmış olan anten yapılarının moment metodu ile saçılma ve ışıma karakteristiklerinin analizleri incelenmiş olup, ISM frekans bandında olan 2,4 GHz'te çalışabilen Helis, Bowtie Rounded, Bowtie Triangular antenler, anten tasarım optimizasyonu problemi için hem tasarım maliyetinin azlığı hem de farklı çeşitlerin bir kıyaslaması yapılma olanağı dolayısı ile seçilmiştir. Daha sonra son zamanlarda kullanılan yaygın sezgisel optimizasyon algoritmalarından olan Bal Arısı Çiftleşme Optimizasyonu (BAÇO) Algoritması, seçilen antenlerin çok boyutlu çok amaçlı optimizasyon tasarımı için uygulanmıştır. Elde edilen sonuçların 3B simülasyon programları tarafından da doğrulanması sağlanmıştır.
Çoklu-biyometrik yöntemlerle kimlik doğrulama
Biyometrik özelliklerin kullanıldığı sistemler numara kullanan şifreleme sistemlerine göre daha güvenlidir. Kişilerin kullandıkları şifreler çalınabilirler fakat biyometrik özellikler kullanan kişinin bir parçası oldukları için böyle bir ihtimal bulunmamaktadır. Bunun yanında biyometrik özellikle %100 güvenli değillerdir. Kötü niyetli kişiler biyometrik karakteristiğe sahip kişileri zor kullanarak bu biyometrilerini kullanabilirler. Günümüzde yapılan tekil biyometrik kimliklendirme çalışmalarında alınan sonuçların; başarı oranı, süre ve hata açısından yeterli performanslara ulaşmamış olmasının nedenleri arasında performansı yüksek olan iris gibi biyometrik parametrelerin elde edilmesinin ve kişilerin bu biyometrik özellikleri vermesinin kabul edilme zorlukları bulunmaktadır. Bunun yanında güvenli tanıma konusunda yapay biyometrilerle kandırma gibi problemler ortaya çıkmaktadır. Tekil-biyometrinin diğer dezavantajı ise kişiden alınan bilgi; şartlardan dolayı okunamadığında tanıma başarısızlıkla sonuçlanmaktadır. Bu çalışma ile birlikte çoklu biyometri kullanarak kişilerin biyometrilerinin herhangi bir tanesi elde edilirken sorunla karşılaşılsa bile diğer biyometrileri sayesinde sistem başarılı olarak çalışmaktadır. Bu çalışmada ile bu sorunlara çözüm bulunmaya çalışılmış ve daha güvenli bir biyometrik sistem olarak çoklu-biyometri için kulak yüz ve termal yüz, çoklu-algoritma için çok katmanlı algılayıcı, destek vektör makineleri, karar ağacı ve olasılıksal sinir ağları ve çoklu-örnek olarak çoklu bir biyometrik sistem önerilmiştir. Yüz ve termal yüz görüntüleri "USTC NVIE Spontaneous Database" veritabanından, kulak görüntüleri ise "IIT Delhi Ear Image Database" veritabanından alınmıştır. xii Her biyometri için üç farklı öznitelik çıkartma yöntemi ve dört farklı sınıflandırma algoritması (çok katmanlı perceptron, karar ağacı, destek vektör makineleri ve istatistiksel sinir ağları) kullanılarak kimliklendirme çalışması yapılmıştır. Bu yöntemlerle beraber iki farklı birleştirme yöntemi(eşleştirme skoru seviyesi birleştirme ve öznitelik seviyesi birleştirme) kullanılmıştır. Alınan sonuçlara göre kişilerin tekil biyometrilerinden alınan sonuçlara göre çoklu biyometri ve birleştirme işlemi sonucunda alınan sonuçlar (FAR,FRR ve doğruluk oranı) daha başarılı olmuştur.
X bant frekans seçici yüzeyle radom tasarımı
Frekans seçici yüzeyler (FSY) bir dielektrik tabaka üzerine basılan metal yamalar ya da açıklık elemanlarından oluşan iki boyutlu sonsuz periyodik dizilerdir. FSY'ler gelen elektromanyetik dalganın frekansına bağlı olarak, iletim ya da yansıma karakteristikleri arzu edilen şekilde tasarlanabilen yapılardır. Bu sayede istenen frekansları geçiren ya da durduran elektromanyetik filtre olarak çalışırlar. FSY'lerin iletim ve yansıma karakteristikleri kullanılan dielektrik tabakanın bağıl dielektrik sabitine, tabakanın kalınlığına, metal yamaların ve açıklıkların geometrik özeliklerine, birim hücre boyutuna, dalganın geliş açısına ve polarizasyonuna bağlı olarak değişmektedir. FSY'ler, radar kesit alanı (RKA) azaltma, elektromanyetik girişim azaltma, milimetre ve terahertz dalga işlemleri, anten reflektörleri, yarı-optik filtreler, polarizörler ve anahtarlar dahil olmak üzere elektromanyetik spektrumda geniş bir uygulama alanına sahiptir. Mikrodalga frekanslarında yansıtıcı, radom, soğurucu ve elektromanyetik kalkanlama gibi birçok uygulamada yer almaktadırlar. Frekans seçici yüzeyler (FSY) radomlarda antenin kullanıldığı bant dışında anten kaynaklı radar kesit alanının (RKA) düşürülmesi amacı ile kullanılmaktadır. Burun tipi radomlarda yüzey eğimli olduğundan FSY uygulamaları düzlemsel uygulamalara göre zorluk içermektedir. FSY'lerin başka bir özel uygulaması radomlardır. Radom, bir antenin ışıma karakteristikleri üzerindeki bozulmaya sebep olabilecek dış etkilerden anteni korur. Eğimli FSY'lerle oluşturulan bir radom, bir çalışma frekansı aralığında elektromanyetik dalgaların iletimine izin veren diğer frekanslarda yansıtan bir band geçiren filtre gibi davranır. Antenlerin RKA'sını geniş bir frekans aralığında kontrol etmek genellikle zor veya imkansızdır. Anteni çalışmasını engelleyen bir tehdit radarından korumak için kaplama yapmak yerine yerine, çalışma frekansı aralığında saydam olan, ancak tehdit radar frekanslarında ışın geçirmez olan bir FSY radom ile kaplamak daha akıllıca bir yaklaşımdır. FSY'lerin koruyucu bir radom olarak kullanımı, antenin çalışma frekans aralığının dışındaki RKA'da önemli bir azalmaya yol açmasına rağmen, polarizasyon saflığı azalması, yan lob seviyesi artışı, iletim kayıpları, empedans eşleştirme özelliklerinde bozulma, ana hüzmenin eğilmesi ve istenmeyen güçlü elektromanyetik girişim gibi antenin elektriksel performansınını etkileyen sorunlara neden olabilir. Bu nedenle, FSY'leri kullanarak doğru radom tasarımı ve üretimi önemlidir. Bu çalışmada, minyatürize, X bandında çalışan bant-geçiren filtre karakteristiği gösteren yeni bir hibrit FSY radom tasarlanması hedeflenmiştir. Bu tasarımı gerçekleştirmek için özellikle son yıllarda antenlerde sıklıkla kullanılan frekans seçici yüzeylerden yararlanılmıştır. Tasarımda, X bandında bant geçiren filtre karakteristiği gösteren 3 katmanlı birim hücre oluşturulmuştur. Bu hücrenin rezonans frekansları ve iletim özellikleri detaylı olarak incelenmiş, hücreye ait boyutların rezonans frekansına etkisi gözlenmiştir. Ayrıca dalganın geliş açısının iletim ve yansıma karakteristiklerine olan etkisi izlenmiştir. Daha sonra birim hücrenin periyodik olarak dizilmesi ile istenilen frekansta amaca uygun S21 iletim katsayısı ve S11 yansıma katsayısı değerlerini sağlayan frekans seçici yüzey tasarlanıp üretimi yapılmıştır. Bununla birlikte bilgisayar ortamında frekans seçici yüzey içi boş yarım küre formuna dönüştürülerek radom görünümü alması sağlanmıştır. Son olarak uygun ışıma karakteristiklerini sağlayan horn ve Vivaldi anten tasarımı yapılmış ve oluşturulan radom bu antenlerin ağız açıklıklarına yerleştirerek antenlerin ışıma karakteristiği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Tasarım, analiz ve optimizasyon çalışmaları için CST Microwave Studio ve HFSS programları kullanılmıştır. Ayrıca bazı simülasyon sonuçlarının çizimi için MATLAB programından da faydalanılmıştır.
Görsel uyaranlara karşı aktif beyin bölgelerindeki elektriksel aktivitenin incelenmesi
İnsan Bilgisayar Etkileşimi, özellikle insan gereksinimlerini karşılamak üzere, bilgi ve iletişim teknolojileri temelli mevcut sistemlerin daha kullanışlı hale getirilmesini ve değişen taleplere karşılık daha elverişli sistemler geliştirilmesini kapsayan multidisipliner bir çalışma alanıdır. Bilgisayar bilimi, kognitif bilimler ve insan faktörleri mühendisliği, İnsan Bilgisayar Etkileşimi'nin temelini oluşturan inceleme alanlarıdır. Görüldüğü üzere temelinde insanı, diğer adıyla kullanıcıyı ve kullanıcı beklentilerini hedef alan İnsan Bilgisayar Etkileşimi'nin en karmaşık parçası yeniden insan olarak karşımıza çıkar. İnsan Bilgisayar Etkileşimi, bilgisayar etkileşimli uygulama ve sistemlerin hayatın her alanında merkezcil bir rol üstlenmesi ile giderek önemli hale gelmektedir. Kullanıcı bazlı sistemlerin ve uygulamaların giderek yaygınlaşması, akademik yönden insana ait bilişsel ve zihinsel süreçlerin iyi seviyede anlaşılması gerektiğini göstermiştir. Bu alanda yapılan bilimsel çalışmaların önceliği ve önemi, mevcut sistemlere ve uygulamalara sağlayacağı katkı yönüyle daha belirgin hale gelmektedir. Görsel algılama, algı araştırmalarının büyük çoğunluğunu oluşturarak, hakkında en çok bilgi sahibi olunan algı türüdür. Görsel algılamanın zihinsel olarak nasıl meydana geldiği, bilgilerin bellek sistemlerinde nasıl işlendiği, insanın zihinsel kısıtlarının neler olduğu gibi sorulara yanıt olarak, bilimsel çalışmalar çok önemli bulgular ortaya koymaktadır. Ancak bu bulgular birçok değişkene bağlı çıktılar olduğundan birçok bilinmeyeni de beraberinde getirmiştir. Bu yüzden çözülmeyi bekleyen birçok yönüyle görsel algılama bilimsel çalışmaların ilgi odağı olmaya devam etmektedir. Görsel algılama kapsamında, yüzlerin algılanması ve tanınması zorlu ve karmaşık görsel süreçler barındırır. İnsan yüzü, ruh hali, yaş cinsiyet gibi bilgileri de yansıtan, herkesin aşina olduğu, çok boyutlu bir örüntüdür. Görsel algılama süreçlerinin incelenmesinde kullanılan insan yüzü içeren örüntüler, aynı zamanda biyolojik olarak en dikkat çeken görsel uyaranlardır. İnsan beyninin, insan yüzü içeren uyaranlara karşı belirli süreçler içinde seçici tepkiler verdiği Elektroensefalografi (EEG) kullanılan çalışmalar dahilinde gözlenmiştir. İnsan yüzünün algılanması ve tanınması sadece bilişsel sinirbilim alanında değil, bilgisayar görüsü, biyometrik çalışmalar gibi birçok araştırmaya konu olmuştur. Ancak halen daha insanların yüz tanıma konusundaki başarı oranını ve hassasiyetini bilgisayar sistemleri üzerinde yakalayabilmek, ulaşılması beklenen en üst seviyedir. İnsan Bilgisayar Etkileşimi kapsamında geliştirilen Beyin Bilgisayar Arayüzleri, kullanıcının zihinsel faaliyetleri ile bunların fizyolojik dışavurumlarını, beynin elektriksel aktivitesi sayesinde eşzamanlı kullanabilmektedir. Zihinsel süreçlerin ve beynin işleyişi hakkındaki bilgilerin detaylandırılması, Beyin Bilgisayar Arayüzleri'nin gelişimine katkı sağlayacaktır. Bu tez çalışmasında, birbirinden farklı kategorilere ait imgeler (objeler, çiçekler, hayvanlar vs.) ile birlikte insan yüzü içeren imgeler görsel uyaran olarak kullanılmıştır. İnsan yüzü içeren imgeler farklı uyaran kategorilerine dahil edilerek, parametrelere göre aşamalı adımlar içeren bir deney şablonu hazırlanmıştır. Bu sayede farklı uyaran sunumları içerisinde yer alan görsel uyaranlara karşı değişen ilişkili beyin yanıtları ve beyin bölgeleri incelenmiştir. Sinyal ve kaynak bazlı bu değişimlerin farklı parametreler (bellek sistemleri, yakınlık, cinsiyet vs.) temelinde incelendiği tez çalışmamız, yüz tanıma ve algılama alanında kullanılan yöntemlere bütünsel bir yaklaşım sunmaktadır.
Elektrikli araçlar için batarya yönetim sistemi tasarımı
Günümüzde elektrikli araçların kullanım alanı giderek artmaktadır. Bu artışa paralel olarak elektrikli araç teknolojileri günden güne gelişmektedir. Elektrikli araçların en önemli bileşenlerinden biri enerji depolama sistemleridir. Enerji depolama birimi olarak çoğunlukla lityum iyon bataryalar kullanılmaktadır. Elektrikli araçlarda bataryanın performansı, aracın performansını ve kullanıcı deneyimini doğrudan etkilemektedir. Bu sebeple lityum iyon batarya teknolojileri, üzerinde kapsamlı araştırmalar ve çalışmalar yapılan bir alandır. Bataryaların en önemli bileşenlerinden birisi batarya yönetim sistemi adı verilen elektronik konrol birimi ve bu birim üzerinde koşan algoritmalardır. Bataryayı güvenli ve verimli bir şekilde kullanmanın yolu başarılı bir batarya yönetim sistemi kullanmaktır. Bu amaç için batarya yönetim sistemlerinin onlarca önemli görevi hatasız bir şekilde yerine getirmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında elektrikli araçların bataryasında kullanılmaya uygun batarya yönetim sistemi özellikleri belirlenmiş ve bu doğrultuda özgün bir batarya yönetim sistemi donanımı geliştirilmiştir. Geliştirilen sistem modüler topolojiye uygun şekilde bir adet ana(master) ve bir adet uydu(slave) elektronik birimden oluşmaktadır. Geliştirilen batarya yönetim sistemi donanımının tasarım adımları ve maliyet analizi tez kapsamında sunulmuştur. Geliştirilen batarya yönetim sistemi donanımı üretilerek bataryayı güvenli ve verimli bir şekilde çalıştırabilmesi için yerine getirmesi gereken önemli görevler, 12 adet lityum iyon hücreden oluşan gerçek bir test bataryası üzerinde test edilmiş, donanımın performansı değerlendirilmiştir ve test sonuçları verilmiştir.
Environmental sound database design and implementation
This thesis proposes "An Environmental Sound Database Design and Implementation" for environmental sound recognition. Environmental sound recognition has become a hot topic in recent years. Environmental sound recognition can be used in security systems, in robot navigation, in internet search engines and more. It is necessary to establish a database which comprises the sounds to be recognized in advance to be able to recognize the environmental sounds. Sound database development is the first stage of all environmental sound recognition tasks. In this study, a database based relational database system is designed.. The sound databases designed and used so far are all constructed on the directory and file system of the operating system. For the first time, a sound database system was constructed using relational database and SQL (Structured Query Language) was used. After database design, the example sounds was loaded, a GUI (Graphical User Interface) as a desktop application and a web interface for accessing over internet was designed.
Realization of ultrawideband linear microwave low noise amplifier
During the last decade, stimulated by unprecedented growth in the wireless communication application, outstanding progress has been made in the development of low-cost solutions for front-end RF and microwave systems. This growing demand has further forced microwave amplifiers to widen their bandwidth. Widening bandwidth has become a pressing issue for microwave circuit designers. Today, broadband and ultra-wideband amplifiers are one of most researched topics of microwave engineering.In this study, I aimed to design an ultra-wideband low noise amplifier utilizing in-hand technology. I had to take in to consideration to what I could reach, and that, inevitably, had a huge impact on my design and realization process. In the paper I firstly focused on theoretical background of microwave amplifier design. Then, I had demonstrated that PSO can be successfully employed for a design of matching circuit for ultra-wideband applications. In this work I had extensively utilized PSO code developed by Asst. Prof. Dr. Salih DEMİREL and Prof. Dr. Filiz GÜNEŞ.
Computation of electromagnetic fields scattered by cylindrical targets buried in a medium with a periodic surface
Electromagnetic scattering from a two dimensional, cylindrical, and dielectric object of arbitrary cross-section buried in a lossy dielectric half-space having a periodically rough surface is investigated by a new numerical method. The method is outlined for TMz (horizontally) polarized incident wave.The basis of the new solution technique is that if a target is close to the surface, the electromagnetic fields will be nearly identical to that without the target, except within the region of finite extent near the target. Thus, the current on the surface will be affected only in a finite portion of the surface near the target. The electric field integral equations (EFIEs) for the equivalent currents on the target and the perturbation equivalent currents (the difference currents with target present and with target absent) on the surface are obtained by using this approach and solved by the Method of Moment (MoM) in frequency domain. Then, inverse Fourier transform is utilized to get the time domain signals. The short-pulse scattering results is used to investigate the effects of multipath.
Uzun vadeli evrim performans analizi
Mobile networks have triggered advances and changes in telecommunications world over the last two decades. In addition to the voice communication, the data usage has grown day by day. The recent increase of the data usage in mobile networks and appearance of new applications such as online gaming, mobile TV, streaming contents have greatly motivated the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) to work on the Long Term Evolution (LTE). 3GPP LTE is the evolution of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) which will make possible to deliver high quality multimedia services according to the users' expectations. LTE offers many significant improvements over previous technologies such as UMTS and High-speed packet access (HSPA). Higher downlink and uplink speeds, lower latency and simpler network architecture are among the new and important features that are provided in LTE. In this thesis, the simulations for the performance analysis of LTE are presented. The effects of different parameters and other factors are investigated. The performance analysis results are shown in terms of Block Error Ratio (BLER) and Throughput versus Signal-to-Noise Ratio (SNR).
Bulanık görüntülerin yapay sinir ağları ile onarılması
Görüntü işleme sistemleri günümüzde birçok farklı uygulamada kullanılmaktadır. Örneğin bazı nedenlerle üzerine gürültü eklenmiş, bulanıklaştırılmış ve kontrast ayarı bozulmuş olan görüntülerin görsel açıdan fark edilememesi sebebiyle insan algısının görme konforunu arttıracak görüntüyü iyileştirme teknikleri giderek yaygınlaşmaktadır. Bulanık ve gürültülü resimlerdeki bozucu etkinin fark edilmesi ve ortadan kaldırılması amacıyla bu tezde yapay sinir ağı tabanlı bir yöntem geliştirilmiştir. Öncelikle resmin kalitesini belirleyebilmek için orijinal ve bozulmuş halini karşılaştırıp çeşitli istatistiksel ifadelerden oluşan bir veritabanı oluşturulmuştur. Bu veri tabanının içerdiği kodlanmış görüntüler yapay sinir ağına öğretilip, yapılan simülasyonlarla yapay sinir ağı sayesinde resmin orijinal veya bozulmuş olduğuna ya da veritabanı dışında veya içinde olduğuna karar verilmiştir. İnsan gözünün algılayamadığı derecede bozulan resmin giriş olarak verildiği yapay sinir ağı bu resmin orijinalini tanımlamıştır. Bu tezde önerilen sistemle, öğrenmiş yapay sinir ağı orijinal resimleri ve birçok farklı oranda uygulanmış gaussian, çarpımsal ve bulanıklık içeren bozucu etkileri öğrenmiştir. Sonuç olarak yapay sinir ağı, yapılan eğitme simülasyonlarından sonra veritabanı içindeki öğretilmemiş örneklerdeki bozulmayı göz önüne alarak resmin orijinaline ulaşmıştır.Anahtar Kelimeler: Görüntü Onarma, Bulanıklık, Resim gürültüsü, Yapay Sinir Ağı
Zaman-frekans dağılımları ve kesirli Fourier dönüşümü ile yeni haberleşme ve uyarlanır sistem tasarımları
Bu tez çalışmasının ilk kısmında yapılan çalışma ile zaman-frekans analiz yöntemleri geliştirilmiş, ikinci kısmında ise yeni haberleşme sistemleri ile kesirli Fourier bölgesinde gerçeklenen uyarlanır filtreleme modelleri tasarlanmış ve literatüre özgün katkılarda bulunulmuştur.İşaretlerin zaman-frekans gösterim yöntemlerinden kısa-süreli Fourier dönüşümü, Wigner dağılımı, belirsizlik fonksiyonu, kesirli Fourier dönüşümü tanıtan ve zaman-bant genişliği çarpımına dair ön bilgilere yer veren Bölüm 2'nin ardından, özgün tez çalışmalarını içeren birinci kısımda, zaman-frekans gösterim yöntemlerinden biri olan ayrık evrimsel dönüşüm (AED) tekniği ile genelleştirilmiş zaman-bant genişliği çarpımı-yönünden optimum kısa süreli Fourier dönüşümü (GTBP-optimum-KSFD) arasındaki ilişki incelenmiş ve AED'nin analiz penceresinin işarete göre uyarlanır bir şekilde seçilmesi sağlanarak gösterim iyileştirilmiştir.Tezin ikinci kısmı zaman-frekans algoritmalarının kullanımı ile sistem modeli geliştirimi üzerinedir. Bu kapsamda iki özgün haberleşme sistem modeli önerilmiş ve kesirli Fourier bölgesinde uyarlanır filtreleme bir aktif gürültü problemi uygulaması üstünde literatürde ilk kez ele alınmıştır.Haberleşme sistemlerinde izgenin verimli kullanımı oldukça önemlidir. Tez kapsamında geliştirilen haberleşme sistemlerinde, izgesel kullanım veriminin artırılması amacıyla zaman-frekans algoritmaları kullanılmıştır. Önerilen birinci çalışmada, Hermite-Gauss işaretlerinin veri ile ağırlıklandırılmış bir birleşimi ile toroidal bir dalga formu üretilmiş ve bu dalga formu kullanılarak izgesel verimliliği yüksek bir haberleşme sistemi elde edilmiştir. Zaman bant genişliği çarpımı, izgesel verimlilikte bir ölçüt olarak kullanılmıştır.Telsiz kanallarda haberleşme çok yollu sönümleme, gölgeleme, Doppler frekans kayması gibi birçok bozucu etki altında gerçekleşmektedir. Bu bozucu etkiler nedeniyle alıcı, kanaldan gelen veriyi doğru bir şekilde çözememekte ve dolayısıyla telsiz haberleşme sisteminin kalitesi düşmektedir. Bu durum kanal kestirimini oldukça önemli hale getirmektedir. Kanal kestirimi çoğunlukla veri gönderiminden önce pilot işaret gönderilerek yapılmaktadır, ancak pilot işaret kullanımı sistemin izgesel verimliliğini düşürmektedir. Bu tez kapsamında izgesel verimliliği düşürmeden kanal kestirimi yapabilen bir haberleşme sistemi önerilmiştir. Çörp işaretlerin taşıyıcı olarak kullanıldığı çok taşıyıcılı haberleşme sistemi veriyi zaman-frekans bölgesinde dikdörtgen alanlar yerine dairesel bir alanda iletmektedir. Sistemde demodülasyon işlemi kesirli Fourier dönüşümü kullanılarak gerçeklenmiştir. Kesirli Fourier dönüşümünün iki önemli özelliği kullanılarak, çörp-tipi taşıyıcılar hem veri taşımakta hem de pilot işlevi görmektedir. Bu sayede izgesel verimliliği yüksek bir haberleşme sistemi elde edilmiştir.Son bölümde, çoğunlukla zaman ya da Fourier bölgelerinde gerçeklenen uyarlamalı filtreler için yeni bir dönüşüm bölgesi olarak kesirli Fourier bölgesi önerilmektedir. Önerilen sistemin başarımı, aktif gürültü problemi ele alınarak incelenmiş ve ortamdaki mekanik sistemlerin gürültüsünün akustik bastırımı benzetimlerle gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler: Ayrık evrimsel dönüşüm (AED), belirsizlik fonksiyonu (AF), kısa süreli Fourier dönüşümü (KSFD), çok taşıyıcılı haberleşme sistemleri, çörp işaretler, Hermite-Gauss işaretler, kesirli Fourier dönüşümü (KFD), toroidal kafes, uyarlamalı filtreler, Wigner dağılımı (WD), zaman-bant genişliği çarpımı.
Metaheuristic algorithms in analog integrated circuit design
Development in the technology increases demand to high efficiency and more precise analog integrated circuits. Nowadays analog integrated circuit design is generally managed by optimization tools. Thus, usage of optimization tools in order to have high precision from analog integrated circuits has gained more importance than they were in the past. Developing reliable automatic tools in analog IC design is very important because of the optimization contradictions. This thesis presents the benefits of evolutionary and multi-objective algorithms which are metaheuristic algorithms on a two stage operational amplifier design using Harmony Search Algorithm (HSA) and Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). HSA is a new kind of algorithm which was inspired from the musicians those are looking for a perfect state of harmony that produces the best sound. NSGA-II is one of the most efficient algorithms using elitist approach which sorts the population in different fronts using the non-domination order relation. Synthesis of the opamp is realized with these algorithms. There are several contradictions in the opamp design. For instance, in order to decrease the power dissipation, the tail current should be decreased. However reducing the current causes a decrease in slew rate and gain bandwidth product. Thus, optimization is required to find an optimum point. This optimization problem was solved using Harmony Search and Non-dominated Sorting Genetic Algorithms in order to obtain the optimum transistor sizes and optimum values of other circuit parameters which satisfy all the constraints.
Evolutionary algorithm based electronic circuit design automation
Together with the increase in electronic circuit complexity, the design and optimization processes have to be automated with high accuracy. Generally, optimization is a very difficult and time consuming task including many conflicting criteria and a wide range of design parameters. Therefore, fast and accurate evolutionary methods are being utilized for accommodating required functionalities and performance specifications in electronic circuit design automation area. Harmony Search and Differential Evolution algorithms are utilized for fast and optimal design of analog discrete and integrated circuit design having a fixed topology for a particular process technology. Simulation results indicate that these algorithms are very efficient methods for optimal component selection and sizing task in electronic circuit design automation. Since once programmed, no human intervention is required, the proposed method yields completely automated sizing of optimal circuits by means of both discrete and integrated design concepts.
Uzak bilgisayar kontrollü robot kol
Endüstriyel üretim tesislerinde sıkça rastlanan robot işçileri ve robot kol mekanizmaları pek çok ağır ve tehlikeli işi en verimli şekilde yerine getirmektedir. Özellikle otomotiv endüstrisinde yoğun şekilde kullanılmalarının yanında tamamen robot işçilerden oluşmuş fabrikalar da mevcut durumdadır. Bunun yanısıra internet erişim ağının genişlemesi de uzak bağlantı sorunlarının ve zorluklarının önüne geçmiştir. Bu amaçla projede robot kolların uzaktan kontrol edilmesinin gerekli görüldüğü endüstriyel, bilimsel ya da eğlence amaçlı sistemler simüle edilmiştir.Gerçekleştirilen Uzak Bilgisayar Kontrollü Robot Kol projesinde, tasarlanan robot kolun 4 eklemli iskelet yapısı 7 ayrı servo motor tarafından kontrol edilmektedir. Mikrodenetleyici üzerinden PWM sinyalleri ile yönlendirilen bu servo motorlar, Delphi programlama dili ile hazırlanan Uzak Bilgisayar Kontrollü Robot Kol (RCRA) arayüz programı ile bilgisayar üzerinden klavye ve mouse aracılığıyla kontrol edilmektedir. Klavye ve mouse ile bilgisayar üzerinden eşzamanlı kontrolün yanı sıra iki farklı demo hareketi ile önceden tanımlanan bu iki farklı görevin komutlarının robot kol tarafından sırasıyla yapılması sağlanmıştır.Bilgisayar üzerinden kontrolde uzak bağlantıyı da desteklemesi için seri-Ethernet dönüştürücü kullanıldığından dolayı internet ve yerel ağ üzerinden robot kola istenilen komutları göndermek mümkün olmaktadır. Bu sayede robot kola internet olan herhangi bir yerden erişim ve kontrol de sağlanmaktadır. Erişim güvenliği açısından arayüz programına şifre koruması dahil edilmiştir. Bu sayede yetkisiz kullanıcıların robot kola erişimi de engellenmiş olmaktadır.Projede, robot kolun motorlarını sürmek ve arayüz aygıtları ile bağlantı kurmak için mikrodenetleyici olarak Renesas R8C/25 ailesinden R5F21256SNFP mikrodenetleyicisi kullanılmıştır. Bu mikrodenetleyiciye ilişkin donanım yapısı ve özellikleri hakkında bilgi verilmiş ve C dilinde hazırlanmış mikrodenetleyici program kodu da eklenmiştir. Ayrıca Delphi programlama dilinde hazırlanan arayüz programının, menü ve sayfa işlevleri ile programa ait yazılım kodu da verilmiştir. Mekanik kısımda ise robot kolun hareketini sağlamak amacıyla Hitec marka servo motorlar kullanılmıştır. Servo motorların sürme ve çalışma prensiplerine de ayrıca değinilmiştir.
Mikroşerit yansıtıcı dizi antenler
Baskılı devre teknolojisi ile bir dielektrik tabaka üzerinde oluşturulan yansıtıcı dizi (YD) antenleri, bir parabolik yansıtıcı ile bir düzlemsel faz dizi antenin üstünlüklerinin birleştirildiği özel anten yapılarıdır [1-6].Bu tür antenler, parabolik yansıtıcılarda olduğu gibi, temel bir besleme ve yansıtma yüzeyi kullanırken; aynı zamanda faz dizileri gibi, bir düzlem üzerine yerleştirilmiş çok sayıda mikroşerit yama ya da açıklık yüzey elemanlarından oluşmaktadır. Her bir anten elemanı gelen dalgaya, reaktif bir yüzey gibi davranıp, uygun bir faz kaydırması ile tam yansıtarak, ışımanın talep edilen bir (?0,?0) doğrultusunda maksimum olmasını sağlarlar. Bu şekilde faz dağılımı işleminin çok sayıda eleman ile gerçekleştirilmesi sonucu, YD anten huzme paterni şekillendirme ve tarama işlevlerinde geniş bir esnekliğe sahiptir. Bir diğer önemli husus da, parabolik yansıtıcı antenler eğri yüzeyleri nedeniyle özellikle milimetrik dalga frekanslarında ?pürüzsüz? imal edilmeleri zor, hantal yapılardır. Ayrıca, geniş açıda huzme tarama yeteneğinden de yoksundurlar. Düzlemsel aktif faz dizilerinde ise, elektronik huzme tarama sistemleri çok sayıda kuvvetlendirici ve faz kaydırma modülü içermesi nedeniyle son derece karmaşıktır ve maliyeti de yüksektir. Oysa YD antenlerinde, ?huzme şekillendirme olanakları?, birim eleman geometrisi ve dizilimi optimizasyonu ile düşük bir maliyet ile elde edilebilir.Bir YD tasarımında temel olarak iki ana problem vardır: Huzme şekillendirme ve band genişliği. Birbirine karşıt olabilen bu iki tasarım talebini karşılayabilmek için elimizdeki temel araç birim hücre tasarımıdır ve mikroşerit YD lerde birkaç serbestlik derecesine sahip karmaşık, modern yama konfigürasyonlarının kullanılmasına ihtiyaç vardır. Aynı zamanda birim hücre optimum parametreleri ve kalibrasyon karakteristiği tayini, ?doğru? ve ?hızlı? bir ?Birim Hücre Modeli?nin oluşturulmasını gerektirir. Optimum faz karakteristiğinde amaçlanan, en az 3600 lik değişim aralığı ve eleman geometrisi parametrelerine göre gradyantının küçük olmasıdır. Böylece anten yapısının üretim hatalarına göre duyarlılığı azaltılacak ve çalışma bandı genişletilecektir. Birim hücre optimum parametreleri ve kalibrasyon karakteristiği, eleman fazının rezonans frekansı cıvarında geometri ve dielektrik tabaka parametrelerinin fonksiyon yaklaşıklığını oluşturan yapay zeka modeli kullanılarak optimizasyon ile elde edilir ve daha sonra dizi tasarımında yapılır. Burada, model eğitim ve test verisi, kanonik bir yaklaşım olan, sonsuz adet özdeş elemandan oluşan periyodik ?sonsuz dizi? yaklaşımı ile elde edilir [3-12]. Sonsuz dizi yaklaşımı yan duvarları mükemmel magnetik, tabanları mükemmel elektrik olan eşdeğer ?Matematiksel dalga kılavuzu? simulatörünü birim hücre ile sonlandırarak ve dikey polarize edilmiş TEM dalga düşürülmesi durumunda ticari HFSS veya CST paket programları ile analiz edilerek uygulanır ve bu TE ya da TM dalgaları için de 400 ye kadar iyi bir yaklaşıklık sayılabilir [6].Bu tazin temel hedefi, anten teknolojisinde bir devrim sayılabilecek mikroşerit yama YD anteni ülkemizdeki anten mühendisliği dünyasına tanıtmak, tasarımı ve analizlerini modern bilgisayar modelleme ve optimizasyon teknikleri ile analiz etmektir. Sonuç olarak, tesbit edilen belli bir konfigürasyonun mikroşerit yama yansıtıcı dizisi için ön tasarım çalışmaları yapılacaktır. Daha sonra, tasarlanan dizi antenlerin ?3-boyutlu Tam Dalga Elektromanyetik? simulatörü ile benzetimi yapılarak ışıma paternleri hesaplanacak ve analiz edilecektir.Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik Dalga Saçılması, Yansıtıcı Dizi Tasarımı, MikroĢerit Yama Anten, IĢıma Paterni ġekillendirme, Huzme Tarama, Optimizasyon, Yapay Sinir Ağları.
Honey bee mating algorithm applied to design low noise microstrip amplifier
In recent years, evolutionary and meta-heuristic algorithms have been extensively used as search and optimization tools in various problem domains, including science, commerce, and engineering. Ease of use, broad applicability and global perspective may be considered as the primary reason for their success. The honey-bee mating process has been considered as a typical swarm-based approach to optimization, in which the search algorithm is inspired by the process of honey-bee mating in real life. In this work, the honey-bee mating (HBMO) algorithm is presented [1] as a new meta-heuristic optimization tool to determine design target space for a microwave amplifier subject to the potential performance of the employed transistor and design of the matching circuit for a wide-band(or ultra wide-band) Front End Low Noise Amplifier.Key words: Honey Bee Mating, Low Noise Amplifier, Microstrip, Optimization, Feasible Design Space
Oldukça geniş bantlı yönsüz mikroşerit dipol anten tasarımı analizi ve gerçeklemesi
Antenler kullanım alanına bağlı olarak ihtiyaç duyulan belirli özellikleri sağlamalıdır. Bu özellikler bütün antenlere uygulanabilmesi amacıyla performans parametreleri olarak tanımlanmıştır. Bilimsel literatürde gerçekleştirilen tasarım çalışmalarında bu performans parametrelerinden üç tanesi yaygın olarak vurgulanmaktadır. Bunlar empedans uyumluluğu, ışıma paterni ve ışıma verimliliğidir. Bu üç parametre üzerinde sıklıkla durulmasına rağmen bazı çalışmalarda antenin tasarlandığı frekans aralığında bu parametrelerden sadece birinin genel kabul görmüş değer aralığında olması yeterli gibi gösterilmektedir. Ancak belirli bir frekans aralığı için tasarlanan bir antenin bu frekans aralığında çalıştığının söylenebilmesi için yukarıda belirttiğimiz üç temel parametre için istenilen performansı sağlaması gerekmektedir. Bu duruma başarılı anten çalışma performans kesişimi adını veriyoruz. Anten empedans uyumluluğu anten performans parametreleri içerisinde ilk akla gelen ve antenin çalışırlığının kabulünde ilk ölçülen performans parametresidir. Ancak antenin ışıma diyagramının şeklini antenin tasarlanmak istendiği frekans aralığında koruması ve bu aralıkta verimliliğinin kabul edilebilir seviyede olması da gerekmektedir. Anten ışıma paterninin geniş frekans aralıklarında frekans bandı boyunca şeklinin korunması güçleşmektedir. Çünkü anten üzerinde yürüyen akım geniş frekans aralıklarının alt ve üst sınırları arasında farklı modlarda yayılmaktadır. Bu durum ışıma diyagramında şekil bozukluklarına sebebiyet verebilmektedir. İstenilen ışıma patern xiv şeklinin tüm frekans bandı boyunca korunabilmesi için anten boyutlarının görülen tüm akım modlarını ışıma patern şeklini destekleyeceği şekilde seçilmesi gerekmektedir. Anten ışıma patern bozukluklarının ikinci bir nedeni ise özellikle dengesiz yapıya sahip olan anten tiplerinden biri olan tekel anten yapılarında karşımıza çıkan ortak mod akımlarının girişim yapan istenmeyen ışımasıdır. Bu sorunun giderilmesi için de anten geometrisinin dengeli yapıda seçilmesi ve dengesiz bir iletim hattı olan koaksiyel kablo ile dengeli anten yapısı arasında geçiş sağlayacak ara elemanlar kullanılmalıdır. Gerçekleştirdiğim bu tez çalımasında UWB frekans bandında çalışan düzlemsel yönsüz anten tasarımı, başarılı anten çalışma performans kesişimini sağlama hedefiyle gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Anten, UWB anten, düzlemsel anten, yönsüz anten, ortak mod akımları.
Design of a cellular neural network emulator and its implementation on an FPGA device
It is well known that technology affect our everyday lives and change them signi?cantlyfrom the beginning of humanity. As the technology grows more rapidly in the last fewdecades, the changes also started to occur more frequently. For example, a few centuriesago, a person could experience at most one signi?cant leap of change in his or her life; buttoday, a senior may have experienced the leaps caused by the inventions of the television,transistors, satellites, computers, cellular phones, other portable electronics, etc.The rapid change of the technology also create trends of new research topics, like imageprocessing, which was nothing more than a television or camera engineers or academicsspecialty just 20 years ago. Furthermore, the processing was limited by preserving, transmitting and receiving images with minimum noise and distortion. With the introduction ofdigital cameras, countless new ideas of image processing emerged, e.g., image enhancement, image compression, automated target recognition and tracking, biometric recognition, etc. There are two main dif?culties in the application of these ideas: (1) new imageprocessing algorithms should be developed and implemented within tight time framesand (2) fast and parallel processors are required to match the computation intensity of thereal?time image processing.On the other hand, a Cellular Neural Network (CNN) is a multi?dimensional signal processing paradigm, whose analog and digital 2?D implementations can be used in imageprocessing. The main advantage of any CNN implementation is that, many image processing algorithms can be implemented on the same structure, solving the ?rst problemmentioned above. On the other hand, analog CNN implementations are known to operate at speeds up to 10 kilo?frames/s for grayscale images with resolutions lower then176 144, which seems to solve the second problem. However, this is not the case forxivhigh?resolution and medium frame?rate images like full?HD 1080p@60 (1920 1080resolution, 60 Hz frame rate), where the performance of the analog implementations dropbelow the real?time limits. Then again, the digital implementations of CNN does not havethe intrinsic parallel connectivity of their analog counterparts, consequently, none of thedigital CNN implementations are reported to operate for full?HD 1080p@60.In this thesis, an improved real?time digital CNN architecture capable of processing full?HD 1080p@60 video images is proposed, described in VHDL and realized on two different FPGA devices. The architecture is designed to have superior properties over itspredecessors. First, the architecture is highly scalable, which is proven by implementingthe same design on a high?end and a low?cost FPGA device. Second, most parts of thestructure are designed to be recon?gurable and ?exible, e.g., the size of the CNN templates, ?xed?point bit?widths of all signals, the number of iterations, etc. Third, mostparameters like template coef?cients, bias, boundary conditions and bypass modes areprogrammable at runtime. The architecture proposed in this thesis is the only CNN implementation reported in the literature that assemble all of these features together.Keywords: cellular neural networks, image processing, ?eld?programmable gate-arrays,real?time systems
3.3 v gerilimde çalışan beyaz eşya kontrol kartı tasarımı
Tüketici elektroniğinin ihtiyaçları doğrultusunda gelişen teknoloji ile birlikte devre elemanlarının geometrik olarak küçülmesi daha düşük besleme gerilimlerine olan gereksinimi arttırmıştır. 5 V?luk tasarımlar yerlerini, 3.3 V ve daha düşük besleme gerilimleri ile çalışan tasarımlara bırakmaktadır. 8-bit mikrodenetleyicilerde 3.3 V besleme gerilimine geçiş sürecinin başlaması ile beraber, 3.3 V besleme geriliminin beyaz eşya kontrol kartı tasarımı alanında avantajları, dezavantajları, maliyet ve güç tüketimi konuları üzerine çalışılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu tez çalışmasında 3.3 V besleme gerilimi ile çalışan prototip fırın kontrol kartı tasarımı yapılmış, süreç boyunca yapılan çalışmalarda elde edilen sonuçlar donanım tasarımı, güç analizi, maliyet analizi gibi başlıklarda incelenmiş ve 5 V?luk tasarımlar ile karşılaştırılmıştır. Bunlara ek olarak 3.3 V besleme geriliminde çalışan kontrol kartlarının tasarımında kullanılması muhtemel donanım blokları (beyaz LED sürme devresi, 5 V ve 3.3 V tasarımlar arası haberleşme devreleri gibi) incelenmiş, 3.3 V tasarımda karşılaşılabilecek problemler ve çözümleri üzerine araştırma yapılmıştır. Sonuç olarak yapılan çalışmaların detaylarının ve sonuçlarının yer aldığı bu tez çalışması oluşturulmuştur.
Link adaptive relaying with virtual noise based detection in cooperative wireless networks
Wireless cooperative communications has recently gained significant attention since it provides spatial diversity and performance gain over conventional systems by eliminating the requirement of locating physical antenna arrays at terminals. In this thesis, a scheme that combines link adaptive relaying (LAR) and virtual noise (VN) modeling based detection techniques which have been introduced in the literature to prevent performance degradation in decode and forward based cooperative wireless networks due to error propagation is proposed and its error performance is investigated for Nakagami-m and Rician fading channels. The communication protocol under consideration builds upon orthogonal decode-and-forward relaying where the source terminal communicates with the relay and destination in the first phase and the second phase is allocated for transmission of the estimated data block of the source from the relay to destination. It has been shown that the proposed system (LAR with VN) provides significant performance improvement in various situations with respect to the classcial LAR structures with MRC in which maximal ratio combining is employed at the destination.
WCDMA radio network planning and optimization including picocell and femtocell technologies
The advention of new smart mobile devices and the delivery of new high speed services for mobile devices bring about the need for more and more accurate coverage and capacity. For indoor systems, appropriate solutions will be picocell and femtocell that improve both indoor and outdoor capacity. Picocells are adapted for huge buildings because the mobile operator's engineers install, manage and optimize them from the beginning to the end. On the other hand, femtocells use customer's internet connection as backhaul, are self-configuring, real-time optimizing and do not require a professional for installation. In this thesis we study the consequence of introducing Pico Node Bs and Femto Access Points on the coverage and capacity of the whole mobile network. We start with an overview and the challenges of wireless cellular networks, in particular UMTSWCDMA. We study the possible problems of the deployment of Pico Node Bs and Femto Access Points in UMTS-WCDMA network and evaluate the advantages and drawbacks of the particular case of Femto Access Points which are supposed to be randomly installed by the customers. A simulation that copes with macrocell, picocell and femtocell in heterogeneous fashion is presented. The scenario of macrocell and picocell using same carrier and the scenario of macrocell and femtocell using same carrier are examined. Keywords: WCDMA, Picocell, Femtocell, planning, optimization
AF ve DF tabanlı işbirlikli sistemlerde röle seçimi
Çok yollu yayılımdan kaynaklanan sönümleme, telsiz iletişim sistemlerinde görülen en önemli bozucu etkidir. Sönümleme etkilerine karşı koyma yöntemlerinden biri uzay veya anten çeşitlemesi olarak da bilinen, çok girişli çok çıkışlı (multi input multi output, MIMO) sistemler kullanmaktır. Çoklu anten kullanmak baz istasyonları için uygun olmasına karşın, donanım karmaşıklığı ve maliyet açısından gezgin birimler için çok uygun değildir Bu engele alternatif bir çözüm olarak, "işbirlikli iletişim" tekniği yaygınlaşmaktadır. İşbirlikli röleli iletişimde, kaynaktan gönderilen mesajlar hedefe, hücre içindeki uygun diğer kullanıcılar veya röleler üzerinden kuvvetlendir ve ilet (amplify and forward, AF) veya çöz ve ilet (decode and forward, DF) aktarma yöntemleriyle iletilmektedir. İşbirlikli iletişimde, gezgin birimler tek verici / tek alıcı antene sahip olsalar bile tüm sistemde dağıtılmış anlamda uzay çeşitlemesi elde edilebilmektedir. Son yıllarda yapılan araştırmalarda, işbirlikli röleli sistemlerin, işbirliği yapılmayan sistemlere göre aynı işaret-gürültü oranında (Signal-to-noise ratio, SNR) hata başarımını iyileştirebileceği görülmüştür. İşbirliği yapılarak elde edilen bu başarım, sistemde kullanılan röle sayıları artırılarak daha da iyileştirilebilir. Literatürde, ele alınan sistemlerde terminaller arasındaki kanallar genellikle Rayleigh ve Nakagami-m dağılımlı olarak modellenmiştir. Fakat haberleşen terminallerden birkaçı veya hepsinin hareketli terminaller olması durumunda bu klasik dağılımların yetersiz kaldığı ve bu dağılımların yerine çarpımsal kanal modeli veya kaskat kanal modeli adı verilen modellemelerin kullanılabileceği yapılan deneysel çalışmalarla gösterilmiştir. Bu tezde AF ve DF tabanlı işbirlikli röle sistemlerinde röle seçimi algoritmaları incelenerek yeni algoritmalar önerilmesi planlanmıştır. Bu sistemlerde farklı kablosuz kanal yapıları (Rayleigh, Nakagami-m, kaskat kanallar) ele alınmıştır. Öncelikle ele alınan sistemlerin hata performansları yani Monte Carlo simülasyonları bilgisayar ortamında gerçekleştirilmiştir. Sonrasında, özellikle, uçtan-uca SNR ve istatistikleri (olasılık yoğunluk fonksiyonu (PDF), olasılık dağılım fonksiyonu (CDF), moment üreten fonksiyonu (MGF)) türetilerek sistemin servis kesilme olasılığı ve bit/simge hata olasılığı (BER/SER) ifadeleri elde edilmiştir. Ayrıca DF tabanlı işbirlikli röle sistemleri için hata yayılımını azaltıcı metodlar kullanılmış ve yeni yöntemler önerilerek sistem başarımları araştırılmıştır. DF tabanlı işbirlikli telsiz iletişim sistemlerinde röledeki sezim hatalarının hedefteki başarımı olumsuz etkilemesi sonucu hata yayılımına sebep olmaktadır. Bu problem için çözümler literatürde genelde tek antenli sistemler için önerilmiştir. Bu tezde bu çözümlerden, işbirlikli en büyük oran birleştirmesi (Cooperative maximal ratio combining, C-MRC) ve sanal gürültü (virtual noise, VN) yöntemleri üzerinde durulmuştur.
LabVİEW ile adım motoru hız kontrolü
Bu çalışmada adım motorunun hız, dönme yönü, adım durumu ve momentunun kontrolü için uygun bir yöntem gerçekleştirilmiştir. Bu parametrelerin kontrolü, LabVIEW programı ve sürücü kartı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Adım motoru, sürücü kartın bilgisayarla bağlantısını seri port üzerinden ve gerekli LabVIEW VI' ını tasarladıktan sonra dikkatli bir şekilde kontrol edilir. Bunun için önce sistemin akış diyagramı oluşturmuş ve sonra da ona göre LabVIEW blok diyagramı tasarlanmıştır. Bu yöntem, adım motorun kontrol şeklinin değiştirilebilme yeteğine sahiptir. Bu nedenle önerilen yöntem, adım motorlarının, farklı alanlarda örneğin CNC makinesi gibi, kullanılmasını sağlar.
Ses analizi ile hastalık teşhisi
Akciğer hastalıkları günümüzde yaygın olarak görülmektedir. Bu hastalıkların teşhisinde öncelikli olarak oskültasyon yöntemi kullanılmaktadır. Oskültasyon yöntemi fiziksel muayene için doktorlar tarafından öncelikli olarak tercih edilen maliyeti düşük ve etkili girişimsel olmayan bir yöntemdir. Dinleme işlemi için klasik stetoskoplar ve elektronik stetoskoplar kullanılmaktadır. Akciğer hastalıklarının teşhisinde stetoskobun kullanılması basit ve ucuz bir yöntem olmasına rağmen hastalıkların doğru teşhisi tıbbi personelin oldukça deneyimli olmasını gerektirmektedir. Ayrıca insan kulağı düşük frekanslardaki sesleri duymakta hassas değildir. Bu yüzden karar vermede doktora yardımcı olacak sistemleri kullanmak önem taşımaktadır. Bilgisayarlı analiz yöntemlerinin solunum sesleri çözümlemesinde kullanılmaya başlanması, bu sorunlara bir çözüm getirmekte yoğun şartlarda çalışan bir doktora pratik olarak katkı sağlamaktadır.
Otomotiv uygulamaları için dielektrik lens anten tasarımı
Günümüzde otomotiv radarları ile hız kontrolü, çarpışma uyarı, çarpışma hafifletme, şerit takip, mesafe koruma ve kör nokta algılama gibi sistemler yapılabilmektedir. Bu tip sistemlerin performansı anten performansı ile doğrudan ilişkilidir. Günümüzde "Uyarlanabilir Seyir Kontrolü (USK)" amacıyla kullanılan en gelişmiş anten çözümleri milimetre dalgaboylarında (77 GHz) çalışmaktadır. Yeni nesil milimetre-dalga otomotiv radarları, 77/79 GHz merkez frekansında çalışan 4-GHz band genişliğine sahip kısa mesafe radarları olacaktır. Bu yapılar çoklu huzme veya huzme tarama şemaları, 80°' ye kadar görüş açısı, 25 dB' nin altında çapraz polarizasyon seviyesine sahip olacaklardır. Elde edilmesi zor niteliklerinden dolayı yeni anten mimarileri için geliştirme yapılması gerekmektedir. Bu tezde yeni nesil milimetre-dalga otomotiv radarının ihtiyaçları göz önünde bulundurularak, yeni bir lens anten yapısı tasarlamak hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında, bilinen dielektrik lens anten yapıları karşılaştırmalı olarak incelenmiş, yeni nesil milimetre-dalga otomotiv radarının ihtiyaçlarına ve en iyi sonuçları üreten ikili lens anten mimarisi üzerine çalışılmıştır. İkili lens anten, yarıküresel lens ve planoküresel lensten oluşmaktadır. Lenslerde kullanılan malzemelerin dielektrik sabitlerinin ve yüksek dielektrik sabitine sahip lenslere uygulanan uydurma katmanlarının etkisi incelenmiştir. Karşılaştırma için GO/PO (Geometrik Optik/Fizik Optik) metodu, CST simulasyonları ve ışın takip algoritması kullanılmıştır.
En iyi oranlı iletim tabanlı işbirlikli ofdm sistemin analizi
Günden güne gelişmekte olan telsiz haberleşme sistemlerinin en önemli problemlerinden biri, çevre koşullarından kaynaklanan ve sisteme bozucu bir etki yapan sönümlemedir. Alıcıda ve/veya vericide çok anten kullanımı ile uzay çeşitlemesi sağlamak, sönümleme ile mücadelede en etkili yöntemlerden biridir. Bu sayede iletilen sinyal, hedefe, istatistiksel bağımsız sönümlemelere uğramış şekilde ulaşmaktadır. Bunun sonucunda hedef, iletilen bilgiyi daha isabetli bir şekilde elde edebilmektedir. En iyi oranlı iletim (MRT), kaynakta çok sayıda verici anten kullanımı sayesinde uygulanan, tam çeşitlilik sağlayan bir verici çeşitlemesi yöntemdir. MRT kullanan sistemler, hedefte sistem karmaşıklığı gerektirmediğinden dolayı özellikle mobil haberleşme sistemlerinin aşağı yöndeki bağlantılarında, kablosuz yerel alan ağlarında ve buna benzer sistemlerde kullanılması kolay ve kazançlıdır. Dik frekans bölmeli çoğullama yönteminin çok antenli sistemlerle birlikte kullanılması ile düz sönümlemeli kanallar için sağlanan çeşitlilik kazancı, pratikte karşılaşılan frekans seçici sönümlemeli ortamlarda da sağlanabilmektedir. İşbirlikli haberleşme sistemleri ile çok giriş çok çıkışlı sistemlerde olduğu gibi, uzay çeşitlemesi yapılabilmektedir. Ortamdaki başka kullanıcıların röle görevi görmesi ile kaynaktaki bilginin, hedefe, çok antenli sistemlere benzer şekilde, bağımsız farklı sönümlemelere uğramış birden çok kopyası ulaşmaktadır. Bu sinyaller uygun birleştirme yöntemleri ile birleştirildiğinde, iletilen bilgiye daha sağlıklı bir şekilde karar verilebilmektedir. İşbirlikli sistemlerde rölede, AF ve DF olmak üzere 2 yöntem kullanılmaktadır. Bu tezde OFDM tabanlı, kaynak ve rölenin verici kısmında MRT kullanan, alıcıda sistem karmaşıklığı gerektirmeyen işbirlikli sistemler incelenmektedir. AF ve DF tabanlı olarak sunulan bu işbirlikli sistemlerin modellenmesi yapılmakta, hata performansları sönümlemeli kanal modelleri üzerinde, bilgisayar ortamında incelenmektedir. Elde edilen sonuçlarda görülmektedir ki AF tabanlı sistemlerde verici tarafında çoklu anten kullaımı ile MRT hüzmelesi yapmak sistemin performansını yükseltmekte, hata olasılığını düşürmekte, dolayısıyla sistemin güvenilirliğini arttırmaktadır. Kullanılan röle ve verici anten sayısının artması ile elde edilen çeşitlilik kazancı da artmakta, performans ciddi bir şekilde yükselmektedir. OFDM kullanımı ile bu sistemlerin frekans seçici sönümlemeli kanallara da dayanıklı hale geldiği görülmektedir. Kaynak ve rölelerde MRT hüzmelemesi uygulanan DF tabanlı sistemlerde ise kaynaktan iletilen veri rölede yanlış elde edilebilmekte, bunun sonucunda röle sayısının artması, hedefte hata performansını beklenen düzeyde yükseltmemektedir. Bu sistemlerde performansı artırmak için hedefte, literatürde incelenen 2 farklı birleştirme yöntemi uygulanmaktadır. Elde edilen sonuçlarda, birleştirici olarak hedefte işbirlikli en iyi oranlı birleştirme işleminin, DF tabanlı sistemlerin performansını artırdığı görülmektedir.
Ev tipi klimalara kablosuz ağ üzerinden uzaktan erişim ve kontrol ile akıllı ev teknolojilerinin geliştirilmesi
Bu tezde Arçelik-LG ev tipi inverter klima ürün gamından hedef seçilen ürünün uzaktan erişim ve kontrolü sağlanarak ithal ürünlere karşı yerli ürünlerde var olan dezavantajın azaltılması ya da tamamen sonlandırılması amacıyla yerli olarak geliştirilmesi, müşteri konforu ve enerji verimliliğinin artırılması hedeflenmiştir. Bu amaç kapsamında geliştirilen kontrol mekanizmasında kullanılan algoritmalar ve yenilikçi fikirler ön planda tutulmuştur. Tez kapsamında ilk önce literatür araştırması yapılmış ve yaygın olarak kullanılan uzaktan erişim ve kontrol yöntemleri incelenmiştir. Yöntem olarak kablosuz bağlantı alanı yani kablosuz ağ (wifi) teknolojisi seçilmiştir. Geliştirilen kablosuz erişim ve kontrol kartı prototipi ile inverter teknolojine sahip olan klima arasında seri haberleşme yöntemi kullanılmıştır. Prototip kart için yazılan yazılımım dili C programlama dilidir. Yazılım Energia geliştirme ortamının 0101E013 versiyonunda hazırlanmıştır. Tamamlanan bu yazılım Texas Instruments firmasının 16 bit işlemcisini barındıran MSP430F5529 geliştirme kartına yüklenmiştir. Uzaktan erişim ve kontrol uygulaması için bir Android tabanlı mobil bir arayüz ve bir web tabanlı PHP arayüz geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasının sonucu olarak geliştirilen kablosuz haberleşme teknolojine sahip olan prototip ile inverter klimaya uzaktan erişim sağlanmış ve çeşitli klima kontrol fonksiyonları çalıştırılmıştır. Klimaya erişim ve kontrol için geliştirilen Android tabanlı mobil uygulama ve PHP tabanlı web arayüz ile klima kontrolü sağlanmıştır. Bu uygulamalar sayesinde klimanın izlenmesi ve kontrolünün dışında klimadan kullanım istatistikleri ve kullanıcının kullanım alışkanlıklarının çıkarılabilmesine olanak verecek olan çeşitli bilgiler toplanmış, klimanın çalışma durumu, çalışma modu, set edilen sıcaklık değeri, faz hızı gibi bazı bilgiler kullanıcının ihtiyacı düşünülerek erişimine açılmıştır.
Grafen tabanlı analog devre tasarımı
Bu tezde grafen tabanlı alan etkili tranzistörler uygulama düzeyinde incelenmiştir. Grafen malzemesi 2004 yılında sentezlenmesinden bu yana geniş çapta çalışılmaktadır. Günümüzdeki silisyum tabanlı elektronik teknolojisi gün geçtikçe daha da küçülerek alt sınırına yaklaşmaktadır ve silisyum küçük ölçeklerde kararlılığını yitirmektedir. Grafen gelecekte bu problemin aşılması için oldukça umut veren bir malzemedir. Bu yüzden grafen tabanlı tranzistörlerin modellenmesi ve karakteristik özelliklerinin ortaya konulması gerekmektedir. Grafenin silisyumdan yaklaşık altı kat daha yüksek bir satürasyon hızı ve yüksek taşıyıcı mobilitesi gibi göze çarpan, çok önemli özellikleri vardır. Grafen alan etkili tranzistörler (GFET) geçtiğimiz son yıllar içerisinde çok iyi RF performası göstermiş ve böylelikle elektronik cihazlar ve devreler üzerine çalışan araştırmacıların odak noktası haline gelmiştir. Aynı anda GFET'lerin elektriksel özelliklerini kestirebilen analitik modeller de hızla gelişmektedir. Daha basitleştirilmiş modeller hesaplamaları kolaylaştırarak devre tasarıma olumlu katkı yapmaktadırlar. Literatürde üst geçitli (top-gated) GFET ile yüksek transkondüktans ve akım satürasyonu başarıldığı ve bu tranzistörün analog uygulamalar için elverişli olduğu sonucuna yer verilmiştir. Bu noktadan yola çıkarak bu tezde GFET'ler ile analog devrelerin simülasyonları yapılmış ve sonuçları irdelenmiştir. İlk olarak grafen alan etkili tranzistör için Spice'de çalışabilecek bir model anlatılmıştır. Hem elektron hem de hol iletimi için mevcut formüllerden yola çıkılarak grafen alan etkili tranzistörün üç çalışma bölgesi ve bu bölgeleri sınırlayan gerilimler ifade edilmiştir. Grafen tranzistörün matematiksel ifadeleri Verilog-A ile kodlanarak SPICE'de çalışabilir hale getirilmiştir. Daha sonra bu grafen tranzistör modeli SPICE'de simüle edilmiştir. Grafen alan etkili tranzistörlerle yapılmış çeşitli devreler verilmiş ve bunlara ek olarak basit akım aynası ve kaskod akım aynası devreleri simüle edilmiştir. Simülasyonlar sonucunda grafen bir akım aynasının karakteristik özellikleri ve çalışma şekli ortaya konulmuştur ve tartışılmıştır.
Tablet bilgisayar ile kablosuz gezgin robot kontrolü
Bu çalışmada, kablosuz teknoloji ile uzaktan kontrol edilebilen, üzerinde yerleşik bir kamera taşıyan bir mobil robot tasarlanmış ve uygulanmıştır. Android işletim sistemi tabanlı tablet bilgisayarlar (kontrolör) kablosuz olarak mobil robotu kontrol etmektedir ve kablosuz kontrol için de bir Android ara yüz programı tasarlanmıştır. Mobil robot mikrokontrolör tabanlı bir gömülü sistemdir ve donanımı Linux işletim sistemi üzerinde çalışmaktadır. Mobil robot ve kontrolör Wi-Fi haberleşme (soket haberleşme) ile haberleşmektedir. Mobil robotun kamerası sürekli görüntü alır ve bu görüntüyü kontrolör ekranına yollar. Bu video bileşeni kontrolör kullanıcısı tarafından değerlendirilerek, hız ve yön bilgisi dokunmatik ekrandan alınır ve bu bilgiler mobil robota gönderilir. Bu sayede mobil robotun hareketi sağlanmış olur. Mobil robotun hareketi doğru akım (DC) motor kontrolü ile sağlanır ve bu işlem Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) metodu ile gerçekleştirilir. Sistem birbiriyle ilişkili iki sistemden oluşmaktadır. İlişkili sistemlerden biri mobil robot kısmı ve diğeri de kontrolör kısmıdır. Mobil robot sunucu olarak ve kontrolör de istemci olarak çalışmaktadır. Mobil robotun üzerindeki yerleşik web kamerası aracılığıyla elde edilen video, sunucudan istemciye kablosuz olarak gönderilir. İstemci videoyu alır ve ekranında gösterir. Kullanıcı Android tabletten ayarladığı yön ve hız aracılığıyla mobil robotu kontrol edebilir. Girilen bilgi sunucuya gönderilir ve sunucu bu bilgiyi kullanarak hareket parametrelerini ayarlar. Gerçek zamanlı video aktarımı Linux işletim sistemi üzerinde Hareketli Birleşik Fotoğraf Uzmanları Grubu (MJPEG) ile elde edilir. Sistem performansı sebebiyle, alınan video saklanmaz. İstemci tarafında (kontrolörde), hız ileri hareket için 0'dan 100'e, geri hareket için 0'dan -100'e şeklinde ayarlanır ve kullanıcı sol, sağ ve düz yönleri ayarlayabilir. Kontrolör uygulama ekranında, kullanıcı girilen hız ve yön değerleri için canlandırılmış görüntüleri görebilir.
DGS hatlarının yapay sinir ağları yöntemi ile modellenmesi
Bu çalışmada, toprak düzlemi kazınmış mikroşerit iletim hatlarının yapay sinir ağları ile modellenmesi hedeflenmiştir. Bu sayede, Uydurma devreleri, Filtreler, antenler ve birçok mikrodalga devre uygulamasına uygun pratik, verimli ve maliyeti düşük bir model hazırlanmış olacaktır. Doğruluğu yüksek olması için 3D simülasyon programlar kullanılarak toprak düzlemi kazınmış mikroşerit iletim hattı modeli için birçok farklı di-elektrik altlık malzemede ve birçok farklı boyutlarda iletim hattı modelinden eğitim ve test verileri oluşturulmuş ve bu veriler ile çeşitli Yapay sinir ağları modelleri eğitilmiştir. Yapay sinir ağ sonuçları ölçüm sonuçları ile de kıyaslanmıştır. Ayrıca elde edilen model ile bir A sınıfı kuvvetlendiricisinin ikinci harmoniklerinin bastırılması için bir uygulama yapılmıştır.
Destek vektör makineleri kullanarak gömülü sistem üzerinde yüz tanıma uygulaması
Yüz tanıma insanların günlük yaşamlarında zorlanmadan ve sıklıkla gerçekleştirdikleri görevlerden biridir. İnsan yüzü oldukça ayırt edici özelliklere sahiptir ve insan beyni yüze ait görsel bilgileri, biyometrik tanımlayıcılar olarak kullanır. Bilgisayarlı görü, insanları tanımlamak için yüz görüntülerini kullanarak beynin bu karmaşık fonksiyonunu taklit etmeyi amaçlar. Yüz tanıma problemi, bir yüz görüntüsü veya yüz görüntüleri içeren bir video kaydı girdi olarak verildiğinde, bilinen kişilerin yüz görüntülerini içeren bir veritabanı kullanılarak girdideki bir ya da daha fazla yüz görüntüsünün tanımlanması veya doğrulanması olarak ifade edilebilir. Sahada Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA); sayısal işaret işleme, biyometrik tanıma, medikal görüntü işleme, uzay ve savunma sistemleri, bilgisayar görüntüsü gibi birçok alanlarında kullanılmaktadır. FPGA programlanabilir mantık elemanlarıdır ve her bir mantık bloğunun işlevi kullanıcı tarafından düzenlenebilmektedir. Bu tez çalışmasında Destek Vektör Makineleri (DVM) kullanılarak FPGA ve GPU üzerinde yüz tanıma uygulaması gerçekleştirilmiştir. Öncelikle MATLAB ortamında, yüz görüntülerinden özyüz (eigenface) ve Fisher yüz (Fisherface) yöntemleri ile çeşitli boyutlarda öznitelikler elde edilmiştir. Çıkarılan öznitelikler; DVM, Yapay Sinir Ağları (YSA) ve k En Yakın Komşuluk Yöntemi (k-NN) kullanılarak eğitilmiş ve sınıflandırma performansları karşılaştırılmıştır. Daha sonra MATLAB ortamında eğitilen DVM sınıflandırıcısı, FPGA ve Grafik İşlem Birimi (GPU) üzerinde gerçekleştirilmiş ve performansları karşılaştırılmıştır. Gerçeklenen sistem, 40 kişi ve her kişiye ait 10 farklı yüz görüntüsünden oluşan ORL yüz veritabanı ile eğitilmiş ve test edilmiştir. Destek Vektör Makinelerinin eğitimi sırasında her bir kişi için o kişiye ait 4 yüz görüntüsü kullanılmış, kalan 6 yüz görüntüsü ile sınıflandırma testi yapılmıştır. DVM sınıflandırıcısının test başarısı özyüzler kullanıldığında %90 seviyesine ulaşırken, Fisher yüzler kullanıldığında %91 seviyesine ulaşmıştır. Anahtar Kelimeler: Yüz Tanıma, Özyüzler, Fisher Yüzler, Destek Vektör Makineleri, Yapay Sinir Ağları, k En Yakın Komşu Yöntemi
Sezgisel yöntemlerle hiperspektral görüntülerde boyut indirgeme
Sezgisel yöntemler, en iyiyi ya da en iyiye yakın çözümleri bulmak için arama uzayını hızlı bir şekilde araştırmayı esas alan yöntemlerdir. Bu yöntemler, arama içerisinde kullanılan komşuluğun sistematik olarak değiştirilmesini esas alırlar ve genellikle büyük boyutlardaki arama uzayının kısa sürede araştırılıp optimum sonuca ulaşılmasında kullanılırlar. Hiperspektral görüntüler gibi büyük miktarlarda bilgi içeren verilerin kısa sürede incelenip, gereksiz bilgilerin (bantların) ayrıştırılması hem zaman hem de hedef sınıflama/tanıma performansı açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmada, hiperspektral görüntülere değişik sezgisel yöntemler (Değişken Komşuluk Arama, Benzetilmiş Tavlama, Genetik Algoritma, Diferansiyel Gelişim Algoritması) uygulanarak, bant seçimi yaklaşımıyla boyut indirgeme yapılmış ve veriyi en iyi temsil eden bantlar bulunmuştur. İkinci aşamada ise, değişik gruplama yöntemleri (Karşılıklı Bilgi, Korelasyon, Spektral Kümeleme) kullanarak bantlar arası benzerliğe dayalı gruplar oluşturulmuş ve boyut indirgeme adımı bu gruplar üzerinde gerçekleştirilmiştir. Son aşamada ise, boyut indirgeme sonucu bulunan en iyi bantlar sınıflandırma algoritması (Destek Vektör Makineleri) ile denenmiştir. Sunulan yöntemleri test etmek için çeşitli gerçek hiperspektral görüntüler (KSC, Çatalca02) kullanılmıştır. Test sonuçları sunulan yöntemlerin hiperspektral görüntülerde başarı ile kullanılabileceğini göstermektedir.
Hiperspektral görüntülerde boyut indirgeme
Gelişen sayısal görüntüleme teknolojisi, günümüzde birçok alanda hayatı kolaylaştırmanın yanında bir ihtiyaç haline gelmiştir. Teknolojinin gelişmesi ile birlikte görüntüleme teknolojileri de ilerlemiş, hiperspektral görüntüleme gibi ileri seviyede görüntüleme imkânları oluşmuştur. Hiperspektral görüntülerin kullanılmasıyla birlikte spektral düzlemde dar band aralıklarına sahip çok büyük verilerle işlemler yapılmaya başlanmış, sınıflandırma başarımlarının yükselmesine karşılık yüksek hesaplama maliyetleri ortaya çıkmıştır. Bunun için de boyut indirgeme ihtiyacı doğmuştur. Bu çalışmada farklı boyut indirgeme yöntemleri hiperspektral veri setlerine uygulanmış ve farklı sınıflandırıcılar kullanılarak sınıflandırma başarımları analiz edilmiştir. Temel Bileşen Analizi ve Ayrık Temel Bileşen Analizi yöntemleri ile özellik çıkarımı ya da band seçimi yoluyla boyut indirgeme yapılmış ardından, indirgenmiş veriler çeşitli eğiticili ve eğiticisiz öğrenme yöntemleri ile eğitilerek sınıflandırılmışlardır. Öğrenme yöntemi olarak k En Yakın Komşuluk, Destek Vektör Makineleri, K-Ortalama ve Hiyerarşik Kümeleme yöntemleri seçilmiştir. Bu çalışmada Ayrık Temel Bileşen Analizi yönteminin sonucunu iyileştirme hedeflenmiş, buradan yola çıkılarak bandları gruplama yoluna gidilmiştir. Klasik yöntemden farklı olarak ayrıklık katsayılarının tepe yaptığı yerel maksimum noktalara bakılmış ve bu noktalar belli adım aralıkları ile gruplandırılarak band aralıkları içerisinden seçilmişlerdir. Band seçme işlemi 3, 5 ve 10 band seçimi için denenmiştir. Eğiticili sınıflandırıcı sonuçlarının başarıları karışıklık matrisi yardımıyla belirlenmiştir. Tüm sistem başarısı için doğruluk hesabı yapılmış, ayrıca kesinlik, geriçağırım değerlerinden F1_skor değeri hesaplanarak sınıf başarıları hesaplanmıştır. Kümeleme sonuçları için ise Ayarlanmış Rasgelelik Endeksi yöntemi ile performans ölçümü yapılmıştır. Tüm boyut indirgeme ve sınıflandırma işlemleri AVIRIS sensörü ile alınmış Indian Pines ve KSC görüntülerine uygulanmıştır. Ayrık Temel Bileşen Analizine yapılan farklı yaklaşımın sonuçlara olumlu etki ettiği her iki veri setinde de görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Hiperspektral Görüntüler, Boyut İndirgeme, Band Seçme, Ayrık Temel Bileşen Analizi
Beyin-bilgisayar arayüzü ile P300 tabanlı karar sistemi geliştirilmesi
Beyin-bilgisayar arayüzü (BBA) sistemleri kullanıcıların ortamlarıyla sadece beyinsel aktiviteleri sayesinde haberleşmelerini sağlar. Beyin ile bilgisayar arasında bağlantı kurabilmek için önce beyin aktiviteleri ölçülür ve daha sonra bu işaretler işlenerek ve çeşitli algoritmalar kullanılarak analiz edilir ve sınıflandırılır. BBA uygulamalarında yaygın olarak kullanılan ve P300 olarak adlandırılan beyin dalgası uyarıya karşı bir tepki olarak oluşur ve genel olarak beynin parietal lobunda ölçülebilir. P300 işaretinin varlığı, genlik ve zaman bilgileri karar verme işlemlerinde bilişsel fonksiyon ölçütleri olarak kullanılır. Bu tezde, P300 uyarılmış potansiyele dayalı bir BBA sistemi tasarlanmıştır. Yapay Arı Kolonisi algoritması (YAK) kullanılarak Çok Katmanlı Ağ (ÇKA) yapısındaki ağırlıkları optimize eden bir hibrid yapı önerilmiştir. Bu hibrid yapı, literatürde P300 işaretinin sınıflandırılmasında sıklıkla kullanılan Destek Vektör Makineleri (DVM), K-en Yakın Komşuluk (K-eYK) ve Doğrusal Ayrıştırma Çözümlemesi (DAÇ) gibi diğer sınıflandırma metodları ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir sınıflandırma doğruluğuna sahip olduğu görülmüştür.
İçerik tabanlı resim arama motoru
Veri miktarının sürekli büyüdüğü günümüzde doğru ve güvenilir bilgiye ulaşmak oldukça büyük bir önem arz etmektedir. Bilgi en büyük güçtür ve bilgiye en kısa sürede ulaşanlar tüm yarışlarda bir adım öne geçeceklerdir. Hemen her gün insanlar internet üzerinde, bilgisayarlarında, e-posta kutularında, fotoğraf arşivlerinde bir şeyler aramaktadır. Arama ve bilgiye ulaşma günlük hayatın önemli bir rutini haline gelmiştir. Merak edilen hemen her şey arama motorlarından öğrenilebilinmektedir. 2014 yılında Google'da günde ortalama 5,8 milyar kelime aranmıştır. Google'ın insan hafızasına zarar verip tembelleşmeye ittiğini bilim insanları ifade etmiştir. Farklı türden bilgilerin işlenip belli bir değer haline getirilmesinde veri miktarının büyüklüğü nedeni ile zorluklarla karşılaşılmaktadır. Bu zorluklara verinin saklanması dahil edilince yapılmak istenen analiz çalışmaları haftalar hatta aylar alabilmektedir. Büyük hacimli verileri hızlı bir şekilde okumak ve işleyebilmek için Büyük Veri teknolojileri geliştirilmiştir. Bu tezde içerik tabanlı resim arama motoru yapabilmek için Büyük Veri teknolojilerini kullanarak örnek teşkil edecek bir mimari tasarlanmıştır. Veri seti internette bulunan haber sitelerinden sağlanmıştır. 20 haber sitesinin manşet haberleri günde 2 defa olmak üzere bir hafta boyunca taranmıştır. Taranılan haberlerde bulunan, haber ile ilişkili resimler Apache HBASE veri tabanına kaydedilmiştir. Bu şekilde yaklaşık 200bin resimlik bir veri seti oluşturulmuştur. Daha sonra kaydedilen resimlerin öz nitelikleri, MapReduce çatısı altında görüntü işleme algoritmaları yardımı ile çıkartılıp Apache Solr içerisinde indekslenmiştir. Resim sayısının her an artıyor olması, arama işlemi sonucunun dönüş zamanını da artırmaktadır. Bu işlemi sistemin başarısını düşürmeden yapabilmek için kademeli arama mimarisi tasarlanmıştır. Kademeli arama mimarisi, veri setinde sorgulanan resim ile alakası olmayan resimler elendikten sonra daha başarılı görüntü işleme algoritması ile sıralanarak yapılmaktadır. Bu noktada ilk eleme işlemi kullandığımız diğer algoritmalara göre çok daha hızlı olan Bulanık Renk Doku Histogramı (BRDH - FCTH) algoritması ile yapılmıştır. Bu aşamada 200bin resim 500 resme indirgenerek sorgulanan resim ile net olarak ilişkisi olmayan resimler elenmiştir. Eleme işleme sonrasında 500 adet resim içerisinde sorgulanan resme benzeyen resimler Hızlı Retina Anahtar Noktası (HRAN – FREAK) ve Ölçekten Bağımsız Öznitelik Dönüşümü (ÖBÖD – SIFT) algoritmaları ile sıralandırma yapılmıştır. Sıralama sonrasında doku olarak benzerlik yakalanamayan fakat renk dağılımında belirgin benzerlik bulunan resimler de Renk Haritalama algoritması yardımı ile benzerlik sıralamasında yerini almıştır. Sıralanan 500 resmin ilk 60 resmi kullanıcıya sunulmuştur. Sunulan resimlerden üst sıralarda bulunanların, sorgulanan resme daha çok benzemesi beklenmektedir. Başarı ölçümüleri geri getirme oranı (recall) ve kesinlik (precision) değerleri ile yapılmıştır. Geri getirme oranı, beklenilen resimlerden kaç tanesinin ilk sıralarda yer aldığına bakılarak yapılmıştır ve %92 olarak hesaplanmıştır. Kesinlik değerinin hesaplanabilmesi için, benzerlik oranına eşik değeri uygulanmıştır. Farklı eşik değerlerindeki kesinlik ve geri getirme oranı değerleri sonuç bölümünde tablo halinde verilmiştir. Eşik değeri artırılmasıyla yapılan analizler, kesinlik değeri artarken geri getirme oranının azaldığını göstermiştir.