Cognition-enabling techniques for next-generation radar and electronic warfare systems
Gelecek nesil radar ve elektronik harp sistemleri için bilişsellik-etkinleştirme teknikleri
- Tez No: 594276
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 255
Özet
Geçtiğimiz on yıl içerisinde, sinyal işleme, iletişim, radar ve kontrol alanlarında, bilişsellik en ilgi çekici ve önemli kavram haline geldi. İletişim sistemlerinde kullanımı dışında, radar bilişsel mimariler için ilk araştırma alanlarından biridir. Bilişsel radar, son on yılda modern radar sistemleri için umut verici bir teknoloji olarak ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, yeniden yapılandırılabilir digital bilgi-işlem alanındaki son gelişmeler daha yüksek hız ve çok fazla yetenek sunmaktadır. Dijital teknolojideki bu geliştirmeler, radar sistemleri için ortamları izleme ve uyarlama yeteneğine sahip bilişsel mimariler oluşturmayı mümkün kılmaktadır. Radarları bilişsellikle donatarak, onlara kendi başına karar verebilme yeteneği bahşedilmektedir. Fakat, bu işlem ağın ortak hedefi için bir kaosla sonuçla- nabilir. Diğer taraftan, küresel geri bildirim yeteneği bilişsel radarın çalışmasını sağlamak için şarttır. Bir ağ mimarisinde, her bir radarın bu küresel geri bildirim mekanizmasını kurmak için bir iletişim bağlantısına ihtiyacı vardır. Özellikle dağıtılmış bilişsel- liğe sahip bilişsel bir radar ağı için, her bağlantının katı zaman sınırlamalarına uyması gerekmektedir. Bu nedenle, eşzamanlı radar ve iletişim misyonu, bilişsel radar ağlarının optimize edilmiş ve verimli çalışması için iyi bir aday olabilmektedir. Müşte- rek radar-iletişimi (MRİ) sistemi, eş zamanlı çalışarak, düşük maliyetli ve spektrum verimli bir platform çözümü sunarken, radar işleme ile algılama ve iletişim bağlantılarının tahsisi gibi önemli görevleri yerine getirebilmektedir. Bu tezde, bilişsel radar ağ sistemlerinde istenen iletişim ihtiyaçlarının temelini oluşturan, yeni nesil radar mimarileri için gerekli, çoklu-dalgabiçimi içeren MRİ tabanlı teknikleri tanıtılıp incelenmektedir. Geçtiğimiz yıllarda dijital alandaki gelişmeler daha çevik ve akıllı radar sistemlerinin geliştirilmesine yol açmıştır. Bu gelişmeler, bilişsel operasyonlarda MRİ sistemleri gibi iletişim sistemlerini kullanan yeni tip radar ağlarını mümkün kılmaktadır. Güncel elektronik karşı-tedbir (EKT) sistemleri, elektronik destek (ED) sistemleri tarafından yakalanan ve tespit edilen tüm radar tehditlerine karşı önceden programlanmış karşı-tedbir tekniklerini kullanmaktadır. Bununla birlikte, yeni, bilinmeyen ve yeni-nesil radarlara karşı otomatik olarak etkili karşı-tedbir almak için yeni bir EKT mimarisi henüz geliştirilmemiştir. Bu ihtiyacı gidermek için, EKT sisteminde bilişsel bir kontrol mekanizması kullanmak, ümit verici bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Yakın gelecekteki öngörülemeyen spektrum durumu, EH alanındaki mimarlar ve tasa- rımcıların kaygılarını artırmaktadır. Bu nedenle, bu araştırmacılar karmaşık radar sorunlarının üstesinden gelmek için mevcut makine öğrenme tekniklerini kullanma eğilimini izlemeye karar vermişlerdir. Bu tezde, bu eğilimin bir parçası olarak, yeni nesil radar tehditlerine uyum sağlamak için sinir ağına dayalı bellek içeren, bilişsel elektronik karşı-tedbir (BEKT) isimli için yeni bir EKT sistemi mimarisi sunulmaktadır. Devamında yeni BEKT sisteminin eşleme performansı da araştırılmaktadır. Dahası, BEKT mimarisinde, makine öğrenme yapıları tarafından birkaç görev daha üstlenilebilmektedir. Son zamanlarda, radar dalgabiçimi tanıma işlemi için derin öğrenme yöntemlerinin kullanılması kavramına büyük ilgi gösterilmektedir. Bu bağ- lamda, MIMO radar dalgabiçimi tanınması için evrişimli sinir ağı uygulamalarını da araştırılmıştır. Bu tezin son bölümü, ağa bağlı radar sistemlerinin geleceği için birçok önemli kavram ve fikir hakkında öngörüleri içermektedir. MRİ yetenekli bilişsel radar konsepti, ``Sosyal Bilişsel Radar“ fikrini geliştirmemize neden olmuştur. Bu amaçla, sosyal bilişsel teori ve bilişsel radar ağları arasında bazı benzeşimler sunulmaktadır. Dahası, MRİ'nin etkin yapılar ve IoT alanını birleştirme konusunda bazı fikirler çizilmektedir. MRİ sistem tasarımlarındaki son gelişmeler dolayısıyla, artık radar algılayıcı içeren IoT platformları, ``Radar Nesneleri İnterneti (iRADAR)”yapısına dönüştürülebilir durumdadır. Son olarak, RADAR'ların İnterneti konsepti için teknolojiler, uygulamalar ve gelecekteki araştırma başlıkları üzerine kısa bir inceleme verilmektedir.
Özet (Çeviri)
In the past decades, cognition became the most popular and important concept in the areas of signal processing, communications, radar, and control. Apart from usage in communication systems, radar is the one of the first research area for the cognitive architectures. Cognitive radar is emerging as a promising technology for modern radar systems over the past ten years. Recent advances in digital reconfigurable computing domain offer higher speed and lots of capabilities. These enhancements at the digital technology make cognition feasible to build architectures which have an ability to monitor and adapt environments for radar systems. We grant radars an ability to make their own decisions by arming them with cognition. However, this process may end up with a chaos for the joint goal of the network. Moreover, global feedback ability is essential for cognitive radar does its operation. In a network architecture, each radar needs a communication link to establish this global feedback mechanism. Especially for a cognitive radar network with distributed cognition, each link has to be complied with strict time limitations. In this nature, concurrent mission of radar and communication can be a good candidate for optimized and efficient operation of the cognitive radar networks. A joint radar-communication (JRC) system can provide cost-effective and spectrum efficient platform solution with simultaneous operation, while accomplishing important tasks, sensing via radar processing and allocation of communication links. In this thesis, novel multi-waveform JRC techniques for next-generation radar architectures, which constitute a base of the communication needs required from cognitive radar network systems, are introduced and investigated. Advancements on digital domain in the past decades have led to the development of more intelligent radar systems. These developments result new type radar networks which utilize communication for cognitive operation, such as JRC systems. Current Electronic Countermeasure (ECM) systems process pre-programmed jamming techniques against all radar threats that are captured and identified by Electronic Support Measures (ESM) systems. However, an ECM architecture has not yet been developed to automatically generate effective countermeasures against new, unknown and next-generation radars. To address this need, enabling a cognitive control mechanism exhibits itself as a promising solution. The unpredicted spectrum in near future rises concerns of the architects and the designers in EW domain. Hence, they decided to follow current machine learning trend to overcome advance radar problems. In this thesis, as a part of this trend, a new architecture for ECM, called cognitive electronic counter-measure (CECM), system which contains neural network based memory for adaptation to next-generation radar threats is presented. Then, mapping performance of the new CECM system is investigated. More to that, in CECM architecture, several missions can be boosted by machine learning structures. Recently, huge attention is attracted to the concept of using deep learning methods for radar waveform recognition operation. With this regard, convolutional neural network applications for the recognition of the MIMO radar waveform have been studied. Last part of this thesis includes prospects about several important concepts and ideas for the future of the networked radar systems. JRC capable cognitive radar concept caused us to develop an idea of“Social Cognitive Radar”. In this thesis, proposed analogies between social cognitive theory and cognitive radar networks is presented. Moreover, some ideas about merging JRC enabled things and IoT domains are sketched. Due to the latest developments in JRC system designs, radar sensing IoT platforms now can be transformed into a concept, named as ``Internet of RAdio Detectors And Rangers (iRADARs)". Lastly, a brief survey is given on technologies, applications and future research directions for the concept of Internet of RADARs.
Benzer Tezler
- Micro/nano-engineered techniques for enhanced pool boiling heat transfer
Havuz kaynaklı ısı transferi için mikro / nano mühendisli teknikleri
ABDOLALİ KHALILI SADAGHIANI
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KOŞAR
- New combined non-orthogonal multiple access techniques for wireless networks
Telsiz iletişim ağları için yeni birleşik dik olmayan çoklu erişim teknikleri
SEDA ÜSTÜNBAŞ GAVAS
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ
- Next-generation internet of energy harvesting things
Gelecek-nesil enerji hasadı yapan nesnelerin interneti
OKTAY ÇETİNKAYA
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Kiriş problemleri sonlu elemanlar yöntemi ile çözümü
The Solution of beam problems with finite element method
OSAMA A.SALEH ABDALLA
- Kültür-davranış-mekan etkileşiminin saptanmasında kullanılabilecek bir yöntem
A Method for the determination of culture-behaviour-space interaction system
HÜLYA TURGUT
