Geri Dön

2B ve 3B iyonküre toplam elektron içeriği haritalarının sıkıştırılmış algılama ile yeniden oluşturulması

Reconstructing 2D and 3D ionospheric total electron content maps with compressive sensing

PDF İndir

  1. Tez No: 921852
  2. Yazar: YEŞİM ONAY YILDIRIM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CENK TOKER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 143

Özet

Kısa Dalga (KD), uydu haberleşmesi, seyrüsefer ve uzaktan algılama sistemlerinin başarımında iyonküre büyük öneme sahiptir. İyonküre, Güneş etkinliği ve yerküresel etkilere bağlı olarak yön bağımlı, dağıtmalı, uzay ve zamanda sürekli değişen karmaşık yapıdaki plazma ortamıdır. İyonkürenin yapısının ve işleyişinin anlaşılması, iyonkürede meydana gelen değişimlerin gözlenmesi ve modellenmesi için gereklidir. İyonkürenin karakterize edilmesi için kullanılan en temel belirleyici parametre elektron yoğunluğudur. Elektron yoğunluğu doğrudan ölçülemediğinden çeşitli ölçüm ve hesaplama teknikleri kullanılarak kestirimi yapılmaktadır. Bu tez kapsamında Yerküresel Konumlama Sistemi (YKS) uyduları ve yeryüzü alıcılarından elde edilen ölçümler kullanılarak TEİ kestirimleri yapımıştır. Elektron yoğunluğunun çizgi integrali olarak tanımlanan Toplam Elektron İçeriği (TEİ) değerleri kullanılarak oluşturulan TEİ haritaları iyonküredeki elektron miktarı dağılımını incelemek için kullanılmaktadırlar. TEİ haritalarını oluşturup çevrimiçi olarak paylaşan çeşitli hizmetler bulunmaktadır, ancak oluşturulan bu haritalar çoğunlukla düşük uzamsal ve zamansal çözünürlüğe sahiptirler. İyonküredeki elektron dağılımını üç boyutlu görüntüleyebilmek, iyonkürenin yapısını ve iyonkürenin sinyaller üzerindeki etkisinin incelenebilmesi için kritik öneme sahiptir. Bu tez kapsamında YKS uyduları ve yeryüzü alıcılarından elde edilen ölçümler kullanılarak iki boyutlu (2B) iyonküre toplam elektron içeriği haritasının ve üç boyutlu (3B) iyonküre elektron yoğunluğunun, gerçek zamanlı ve gürbüz bir şekilde oluşturulabilmesi için Sıkıştırılmış Algılama yöntemi temeli bir yöntem gerçekleştirilmiştir. YKS uydularından alınan ölçümler 3B elektron yoğunluğu dağılımı ve yüksek çözünürlüklü 2B TEİ haritaları elde etmek için oldukça seyrek ve düzensizdir. Veri azlığı ve düzensizliğinin kestirim başarımlarına olumsuz etkisinin üzerinden gelebilmek için bu çalışmada Sıkıştırılmış Algılama yöntemi kullanılmıştır. Sıkıştırılmış Algılama, seyrek özelliğe sahip sinyallerin Nyquist oranından daha az oranda örnek ile kestirilmesi üzerine kurulu bir yöntemdir. Seyrek sinyaller belirli bir sayıda sıfırdan farklı değeri olan, diğer değerleri sıfır olan sinyallerdir. Kendisi seyrek olmayan bir sinyal bir dönüşüm alanı altında seyrek olarak ifade edilebilirse bu sinyal de Sıkıştırılmış Algılama tekniği ile kestirilebilir. Elektron yoğunluğunun kendisi seyrek olmasa da Fourier dönüşümü, ayrık kosinüs dönüşümü gibi dönüşüm alanları altında incelendiğinde seyrek yapı gösterdiği bilinmektedir. Sıkıştırılmış Algılama yöntemi ile yeniden yapılandırılan bölgesel 2B TEİ haritaları GIM-TEİ haritaları ile karşılaştırıldıkları zaman sakin günlerde ortalama olarak 0.3 TECU'luk bir RMS sapma değeri alırken, bozulmalı günlerde ortlama olarak 1 TECU'luk RMS sapma değeri almaktadır. Önerilen yöntem literatürde kabul görmüş IONOLAB-MAP Krigleme yöntemi ile karşılaştırıldığında 0.3 derece çözünürlüğünde üretilen sentetik haritalar için en yüksek RMS değeri Sıkıştırılmış Algılama yönteminde 0.3 TECU olurken aynı harita için IONOLAB-MAP Krigleme 1.6 TECU'luk RMS değeri almıştır. 3B iyonküre elektron yoğunluğu kestirimlerinden elde edilen TEİ haritaları GIM-TEİ haritaları ile karşılaştırıldığında incelenen tüm sakin günler için RMS sapma değeri 1.8 TECU, bozulmalı günlerde 2 TECU hesaplanmıştır. Önerilen yöntem IONOLAB-Fusion yöntemi ile karşılaştırılmıştır. İki yöntem için de sakin bir günde tüm saatlerde sonuçlar GIM-TEİ haritaları ile karşılaştırılmış RMS sapma değerlerinin 2 TECU'nun altında olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

The ionosphere is crucial to the success of Short Wave (SW), satellite communications, navigation and remote sensing systems. The ionosphere is a complex plasma medium that is directionally dependent, diffuse, and continuously changing in space and time due to solar activity and earthly influences. Understanding the structure and functioning of the ionosphere is essential for observing and modeling the changes that occur in the ionosphere. The most fundamental parameter used to characterize the ionosphere is the electron density. Since the electron density cannot be measured directly, various measurement and computational techniques are used to estimate the electron density. In this thesis, measurements obtained from Global Positioning System (GPS) satellites and ground receivers will be used. TEC maps created using Total Electron Content (TEC) values, defined as the line integral of the electron density, are used to study the distribution of electron abundance in the ionosphere. There are various services that generate TEC maps and share them online, but these maps often have low spatial and temporal resolution. The ability to visualize the electron distribution in the ionosphere in three dimensions is critical for studying the structure of the ionosphere and the effect of the ionosphere on signals. In this thesis, a Compressive Sensing method has been implemented to generate a two-dimensional (2D) ionosphere total electron content map and a three-dimensional (3D) ionosphere electron density map in real-time and robustly using measurements obtained from GCS satellites and ground receivers. Measurements from GPS satellites are too sparse and irregular to obtain 3D electron density distributions and high-resolution 2D TEC maps. Compressed Sensing is used in this study to overcome the negative impact of data sparsity and irregularity on estimation performance. Compressed Sensing is a method based on estimating sparse signals with fewer samples than the Nyquist ratio. Sparse signals are signals with a certain number of non-zero values and zero other values. If a signal that is not sparse itself can be expressed as sparse under a transform domain, this signal can also be estimated with the Compressed Sensing technique. Although the electron density is not sparse itself, it is known to be sparse when analyzed under transform fields such as Fourier transform, and discrete cosine transform. When the regional 2D TEC maps reconstructed with the Compressed Sensing method are compared with the GIM-TEC maps, they have an average RMS deviation of 0.3 TECU on calm days and an average RMS deviation of 1 TECU on disturbed days. When the proposed method is compared with the literature-accepted IONOLAB-MAP Kriging method, the highest RMS value for synthetic maps produced at 0.3 degree resolution is 0.3 TECU for the Compressed Sensing method. At the same time, IONOLAB-MAP Kriging obtained an RMS value of 1.6 TECU for the same map. When the TEC maps obtained from the 3D ionosphere electron density estimates are compared with the GIM-TEC maps, the RMS deviation value is calculated as 1.8 TECU for all calm days and 2 TECU for disturbed days. The proposed method is compared with the IONOLAB-Fusion method. For both methods, the results were compared with the GIM-TEC maps for all hours on a calm day, and the RMS deviation values were found to be below 2 TECU.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    786243

    Skeletonization of 2D and 3D shapes via incremental carving of the shape domain

    Şekil alanının artımlı oyulması yoluyla 2B ve 3B şekillerin iskeletleştirilmesi

    GÜRKAN ÇAĞLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Batı Dilleri ve EdebiyatıOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEHRA SİBEL TARI

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI GENÇTAV

  2. Tez No

    238593

    2D/3D imaging simulator

    2B/3B görüntüleme simülatörü

    NESLİ BOZKURT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. UĞUR HALICI

  3. Tez No

    285482

    Fotometrik stereo tabanlı 3 boyutlu yüz tanıma

    Photometric stereo based 3D face recognition

    EBUBEKİR TEMİZKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HASAN ŞAKİR BİLGE

  4. Tez No

    592919

    3B in vitro hücre kültürlerinde biyoempedans modeli

    Bioimpedance model of in vitro 3D cell cultures

    YASHAR MAHDI JWMAH

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyomühendislikEge Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYLİN ŞENDEMİR

  5. Tez No

    414297

    İki ve üç boyutlu glioblastoma multiforme hücre kültürlerinde (U-87 MG, T98G) kabazitaksel'in hücresel etkilerinin karşılaştırılmalı analizi

    Comparative analysis of cabazitaxel's cellular effects on two- and three-dimensional glioblastoma multiforme (U-87 MG, T98G) cell cultures

    ÖZGE ÖZER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    BiyolojiCelal Bayar Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELİM UZUNOĞLU

Geri Dön