YERE NÜFUZ EDEN RADAR SİSTEMİNİN ELEKTROMANYETİKMODELLEMESİ VE TOPRAK ÖZELLİKLERİNE BAĞLI PERFORMANSININ İNCELENMESİ
ELECTROMAGNETIC MODELING OF THE GROUND-PENETRATING RADAR SYSTEM AND INVESTIGATION OF ITS PERFORMANCE BASED ON SOIL PROPERTIES
- Tez No: 885822
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇİYDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yere Nüfuz Eden Radar (YNER); yer altında bulunan patlayıcıların tespit edilmesi, adli amaçlı araştırmaların yapılması ve yol durumlarının gözlemlenmesi gibi alanlarda kullanılan, elektromanyetik dalgaların yüzey altına nüfuz edip yansıması ilkesine dayanan, askeri ve sivil amaçlı kullanımı olan bir görüntüleme yöntemidir. Radar sinyallerinin yayılmasının ve yansımasının anlamlandırılması için elektromanyetik modelleme çözümlerinden yararlanılabilmektedir. Bu süreçte, anten tasarımı ve mekanik arayüz tasarımına ek olarak toprakların elektriksel özelliklerinin de uygun bir şekilde modellenmesi gerekir. Benzetim programlarında tam dalga çözümü aracılığıyla oluşturulan ham veriler, sinyal işleme yöntemleri kullanılarak iyileştirilir, gürültüden arındırılır ve yorumlanabilir duruma getirilir. Bu tez çalışmasında; çok girişli çok çıkışlı (Multiple Input Multiple Output, MIMO) anten dizisi içeren YNER tasarımı yapılmış, toprak altına gömülü olan personel karşıtı (Anti-personnel, AP) ve tank karşıtı (Anti-tank, AT) patlayıcılarının tespit edilmesi kapsamında benzetimler yapılmıştır. Radar biriminin ilerleme doğrultusunda tarama yapması sağlanmış ve ilerleme, yanca ve derinlik yönünde 3 boyutlu veriler toplanmıştır. Toprak sınıfı tınlı ve killi olan iki farklı toprak incelenmiş, toprakların bünye ve nem oranları yarı-deneysel toprak modelinde kullanılarak toprakların elektriksel özellikleri çıkartılmıştır. Benzetim ortamı olarak CST (Computer Simulation Technologies) Studio Suite programı kullanılmış olup buradan toplanan veriler MATLAB (Matrix Laboratory) ortamında girdi olarak kullanılmış ve sinyal işleme aşamalarına sokularak hedef tespit başarımları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlarda, killi toprağın tınlı topraktan daha fazla kayba neden olduğu, tınlı toprakta hedeflerin daha derinden tespit edilebileceği görülmüştür. Sırasıyla 10 cm ve 20 cm'e gömülmüş olan AP ve AT mayınlar, tınlı toprakta tüm nem koşullarında başarılı bir şekilde tespit edilmiş, killi toprakta ise artan nem oranıyla birlikte tespit performansı önemli ölçüde düşüş göstermiştir. AP mayın kurgusunda, tüm nem oranları dikkate alındığında, iki toprakta ölçülen tepe genlikler arasında 10-12 dB, AT mayın kurgusunda ise 22-28 dB'lik fark görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Ground Penetrating Radar (GPR) is an imaging technique, used in military and civilian applications such as detection of underground explosives, forensic investigations, and monitoring road conditions, based on the principle of electromagnetic waves penetrating and reflecting beneath the surface. Electromagnetic modeling solutions can be utilized to interpret the propagation and reflection of radar signals. In this process, in addition to antenna design and mechanical interface design, the electrical properties of soils need to be adequately modeled. Raw data generated through full-wave solutions in simulation programs are refined, de-noised, and made interpretable using signal processing methods. In this thesis, GPR with MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna array was designed and simulation was done for the detection of anti-personnel (AP) and anti-tank (AT) explosives, buried underground. The radar unit was configured to scan along the direction of survey, and three-dimensional data was obtained in the direction of along-track, cross track and depth. Two different soils, one clayey and the other loamy, were examined and the electrical properties of the soils were determined using a semi-empricial soil model based on the compositions and moisture contents of the soils. CST (Computer Simulation Technologies) Studio Suite was used as the simulation environment and the collected data was given as an input to the MATLAB (Matrix Laboratory), to be used in the signal processing stages, and target detection performances were examined according to the results. The results show that clayey soil causes more loss than loamy soil, and targets can be detected deeper in loamy soil. AP and AT mines buried at 10 cm and 20 cm, respectively, were successfully detected in loamy soil under all moisture conditions, while detection performance decreased significantly with increasing moisture content in clayey soil. In the AP mine setup, when all moisture content was taken into account, a difference of 10-12 dB was observed between the peak amplitudes measured in the two soils, while in the AT mine setup, a difference of 22-28 dB was observed.
Benzer Tezler
- Yere nüfuz eden radar sisteminin zaman uzayında sonlu farklar yöntemi ile modellenmesi
Finite difference time domain method modeling of a ground penetrating radar system
ENGİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Gebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Yere nüfuz eden radar görüntülerinde morfolojiık bileşen analizi yöntemi ile kargaşa giderme
Clutter reduction in ground penetrating radar images using morphological component analysis
EYYUP TEMLİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Yere nüfuz eden radarlarda öğrenme tabanlı yeni kargaşa giderme yöntemleri
New learning-based clutter removal methods in ground penetrating radar
EYYUP TEMLİOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
İstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Adım frekanslı sürekli dalga radar kullanarak katmanlı ortamda katman kalınlığı kestirimi
Layer thickness estimation in layered media using step-frequency continuous wave radar
HASSEN ELKİLENİ
Doktora
Türkçe
2025
Konya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Çok geniş bantlı radar ile gizlenmiş hedef tespit ve takibi için görüntüleme algoritmalarının geliştirilmesi
Development of imaging algorithms for detecting and tracking of concealed target by ultra-wide band radar
MELEK ORHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Yıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...