Mayın tespitine yönelik farklı toprak yapıları için mikroşerit anten tasarımı ve uygulaması
Design and application of microstrip antenna for different soil structures for mine detection
- Tez No: 942816
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Dielektrik, Mayın, Mikroşerit Anten, Toprak, Dielectric, Landmine, Microstrip Antenna, Soil
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Günümüzde mayın nedeniyle çoğunlukla sivil, ayda yaklaşık olarak 600 kişi ya ölmekte ya da sakat kalmaktadır. Mayınlar, askeri eylemler sona erdikten uzun süre sonra bile ölümcül olmaya devam etmekte aynı zamanda insani bir felakete dönüşmektedir. Zaman içerisinde teknolojinin gelişimi ile birlikte anti-tank ve anti-personel kara mayınları tespit edilemeyecek şekilde tasarlanmaya başlanmıştır. Gelişen teknoloji ile birlikte belirlenmesi oldukça zor olan bu düşük metalik içerikli mayınların tespiti için çok çeşitli yöntem ve sensörler geliştirilmiştir. Metal ve plastik içerikli yapılara duyarlı bu sensörler, madde ve kimyasal analiz, termal görüntüleme ve yer altı radar sensörleri gibi çeşitlilikte geliştirilmiştir. Fakat bu sensörlerin çok az bir kısmı, belirli koşullarda iyi sayılabilecek performans gösterseler de, istenen ölçüde tespit yapamamaktadırlar. Bunun nedeni ise mayınların oldukça fazla çeşitlilikte olması ve mayının yerleştirildiği ortamdır. İklim, toprağın çeşitliği, bitki örtüsü gibi çevresel koşulların belirlenip, sensör yapısına bu çevresel koşulların etkilerinin göz önüne alınarak sensörlerin tasarlanması gerekmektedir. Bu gereklilikler düşünülerek bu doktora çalışması ile çevre koşulları temelinde mayın tespitinin yapılması öncelenmiş ve mayın tespiti ile birlikte toprak tipinin de etkisi araştırılmıştır. Çalışmada toprak etkisinin mayının varlığı ve yokluğu durumlarında belirlenmesi için 1-13 GHz aralığında bir mikrodalga anten düzeneği geliştirilmiştir. Düzenekte kullanılan alıcı ve verici antenler 9 GHz rezonans frekansında tasarlanıp üretilmiştir. Antenle gönderilip alınan sinyal ile, dört farklı tipteki toprak için mayın varlığı ve yokluğu durumları, geliştirilen deney düzeneği ile belirlenmiştir. Deneylerde, farklı arazilerden tedarik edilen killi, kumlu, tuzlu ve kırmızı toprak, gerçeklerine benzetilerek tasarlanan silindirik yapıda 20x4.5 cm boyutlarında epoksi içerikli pasif bir mayın ve ölçümler için VNA kullanılmıştır. Deney düzeneği için oluşturulan şartlar, mayın tespitinde toprağın etkisinin belirlenmesine yönelik senaryoyu içermektedir. Bu sebeple ışıyıcı bir anten kullanılarak alınan veriler, toprak yüzeyinden 2, 5 ve 10 cm mesafelerinden alınan verilerdir. Bu mesafeler yakın ve uzak alan sınırları dikkate alınarak belirlenen mesafelerdir. Mayın varken ve yokken tekrarlanan deneylerde, mayın toprak yüzeyine 15 cm mesafede konumlandırılmıştır. Deney sürecinde alınan elektriksel sonuç verileri, S11 ve S21 saçılma parametresi verileri ve bunlara karşılık gelen frekans verileridir. Mayının varlığında ve yokluğunda elde edilen sonuçların değiştiği ve dolayısıyla mayının tesbit edilebildiği ve her toprak için bu tespitin farklı olduğu belirlenmiştir. Tezde hedeflenen amaç ve tez çalışma konusu ile ilgili bugüne kadar yapılan çalışmaları özetleyen kaynak araştırması birinci bölümde özetlenmiştir. İkinci bölümde, materyal ve yöntem anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, deney düzeneğinin ve deneyin yapılışının da anlatıldığı araştırma sonuçları ve tartışma yapılmıştır. Son bölümde, elde edilen araştırma sonuçları değerlendirilmiş ve önerilerde bulunulmuştur. Deneylerden alınan sonuçlarla, hem mayının tespit edilebildiği gösterilmiş, hemde toprak tipinin değişmesi ile mayın tespitinin farklılıkları gösterilmiştir. Burada sunulan sonuçlar, analiz sonuçlarına göre seçilen dört farklı toprağın mayın tespitindeki etkisinin çevre koşullarına göre belirlenip değerlendirilmesidir. Değerlendirmeye tabi daha farklı etkenler ve yöntemler kullanılabilir. Elde edilen sonuçlar kullanılarak bir model geliştirilip bir cihaza dönüştürülebilir. Ayrıca yapay zeka algoritmaları kullanılarak ta, eksik olarak düşünülen koşulların etkisi de araştırılabilir.
Özet (Çeviri)
Today, landmines continue to pose a serious threat, primarily affecting civilians, with approximately 600 people either killed or maimed each month. These devices remain lethal long after military operations have ceased, resulting in prolonged humanitarian crises. Landmines are typically categorized into two main types: anti-personnel mines and anti-tank mines. Anti-personnel mines are designed to restrict the movement of individuals on foot and serve to prevent passage through specific areas, while anti-tank mines are intended to disable or destroy armored vehicles. Over time, with advances in technology, anti-tank and anti-personnel landmines have been designed to be undetectable. Consequently, numerous methods and sensors have been developed to detect these low-metal-content mines, which are now extremely difficult to identify. These sensors, sensitive to metallic and plastic components, include material and chemical analysis tools, thermal imaging devices, and ground-penetrating radar systems. However, only a few of these sensors perform satisfactorily under certain conditions, and most fail to deliver the desired level of detection. The main reasons are the vast variety of mine types and the environmental conditions where mines are placed. Therefore, factors such as climate, soil type, and vegetation must be identified and considered during sensor design. In response to these challenges, this doctoral study prioritizes mine detection based on environmental conditions and investigates the influence of soil type on detection accuracy. To evaluate the effect of soil in the presence and absence of mines, a microwave antenna setup operating in the 1–13 GHz range was developed. The transmitting and receiving antennas used in the setup were designed and fabricated with a resonance frequency of 9 GHz. Using the transmitted and received signals, the presence or absence of mines in four different soil types was examined with the developed experimental setup. For the experiments, passive epoxy-based cylindrical dummy mines measuring 20 x 4.5 cm were prepared to simulate real landmines. Clay, sandy, salty, and red soil samples collected from various terrains were used. A Vector Network Analyzer (VNA) was employed to take measurements. The experimental setup was designed to evaluate how soil affects mine detection. Data were collected using a radiating antenna at distances of 2, 5, and 10 cm from the soil surface distances determined based on near- and far-field criteria. In all trials, the mine was positioned 15 cm below the soil surface. The electrical measurements obtained during the experiments included S11 and S21 scattering parameters and their corresponding frequency values. The results demonstrated measurable differences between the presence and absence of mines, indicating successful detection. It was also found that the detectability varied with different soil types. The first chapter of the thesis provides a literature review summarizing previous studies related to the research objective. The second chapter explains the materials and methods used. The third chapter presents the research findings and includes a discussion on the experimental setup and methodology. The final chapter evaluates the results and provides suggestions for further work. The findings show that mines can be detected and that soil type affects detection performance. The presented results assess the impact of four selected soil types on mine detection under different environmental conditions. Future studies may incorporate additional factors and methods. Based on these results, a detection model could be developed and transformed into a practical device. Furthermore, artificial intelligence algorithms could be employed to explore the influence of other potential variables.
Benzer Tezler
- Patara antik kenti M53 anıt mezarı koruma ve sunum önerisi
Conversation and presentation proposal for M53 monumental tomb in patara ancient city
BERNA KATMER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KORAY GÜLER
- Uzaktan algılama ve derin öğrenme yöntemleri ile İstanbul'un yerel iklim alanları ve yer yüzeyi sıcaklığı değişimleri arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of the relationship between local climate zones and land surface temperature changes in İstanbul using remote sensing and deep learning methods
MELİKE NİCANCI SİNANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİNASİ KAYA
- Biber bitkisinin farklı sulama seviyelerindeki tepkilerinin insansız hava aracı ve uzaktan algılama sensörleri ile belirlenmesi
Determination of response to different water stress levels of pepper using unmanned air vehicle and remote sensing sensors
EMRE TUNCA
Doktora
Türkçe
2022
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiTarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SELİM KÖKSAL
- New clutter removal methods for through obstacle target detection
Engel arkası hedef tespitinde yeni kargaşa giderme yöntemleri
DENİZ KUMLU
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. IŞIN ERER
- Sığ yüzeyaltı görüntüleme için IHA üzerine entegre edilebilen yüksek çözünürlüklü YNR sistem geliştirilmesi
Development of high resolution YNR system that can be integrated on the UAV for shallow subsurface imaging
RASİM KADİRHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENES YİĞİT