Su altı akustiğinde adaptif filtre uygulaması ve FPGA üzerinde gerçeklenmesi
Adaptive filter application in underwater acoustics and implementation on FPGA
- Tez No: 947908
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OKTAY AYTAR, DR. MEHMET ALİ ÇAVUŞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 53
Özet
Yapılan bu çalışmada, su altı akustiği alanında kullanılan geleneksel sayısal filtreleme yöntemlerinin yerine adaptif filtre algoritmalarından olan En Küçük Ortalama Kare (LMS) ve Özyinelemeli En Küçük Kareler (RLS) algoritmalarının performansı incelenmiş olup, uygulama yöntemi gösterilmektedir. Gerçekleme ortamı olarak ise sinyal işleme uygulamalarında yaygın şekilde kullanılan Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) donanımı tercih edilmiştir. Çalışmada, önce LMS ve RLS algoritmalarının matematiksel olarak donanımda gerçeklenmesi için analizleri yapılmış, ardından su altı ortamında kaydedilen haberleşme sinyalleri kullanılarak, her iki algoritma FPGA donanımında gerçeklenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre LMS algoritması 8,85 dB olan Sinyal Gürültü Oranı (SNR) değerini 34, 71 dB seviyesine, RLS algoritması ise 28, 69 dB seviyesine çıkarmıştır. FPGA kaynak kullanımında ise LMS algoritması %2,68 Arama Tablosu (LUT), %4,7 Flip-Flop (FF) kullanımı gerçekleştirmiş, RLS algoritması ise %1,06 LUT, %1,63 FF kullanımı gerçekleştirmiştir. Diğer kaynak kullanımlarında ise her iki algoritma da %0,42 Sayısal Sinyal İşleme (DSP), %1,9 Giriş-Çıkış (IO) ve %3,13 Küresel Ara Bellek (BUFG) kullanmıştır. Elde edilen bu sonuçlara göre LMS algoritması daha fazla SNR iyileşmesi sağlarken RLS algoritması daha az kaynak tüketiminde bulunmuştur. Yapılan bu çalışmada, LMS ve RLS algoritmalarının su altı haberleşme verilerindeki SNR değerini iyileştirdiği, su altı akustiği alanındaki uygulamalarda kullanılabilirliği ve bu alandaki çalışmalara katkı sağlayabileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the performance of the Least Mean Square (LMS) and Recursive Least Square (RLS) algorithms, which are adaptive filter algorithms instead of traditional digital filtering methods used in the field of underwater acoustics, is investigated and the application method is shown. Field Programmable Gate Array (FPGA) hardware, which is widely used in signal processing applications, was chosen as the implementation environment. In the study, firstly, LMS and RLS algorithms were analyzed mathematically for their implementation in hardware, then both algorithms were implemented in FPGA hardware using communication signals recorded in the underwater environment. According to the results obtained, the LMS algorithm increased the Signal to Noise Ratio (SNR) value from 8.85 dB to 34.71 dB, and the RLS algorithm increased it to 28.69 dB. In terms of FPGA resource usage, the LMS algorithm used 2.68% Lookup Table (LUT), 4.7% Flip-Flop (FF), while the RLS algorithm used 1.06% LUT and 1.63% FF. In other resource usage, both algorithms used 0.42% Digital Signal Processing (DSP), 1.9% Input-Output (IO) and 3.13% Global Buffer Memory (BUFG). According to these results, the LMS algorithm provided more SNR improvement while RLS algorithm consumed less resources. In this study, it has been shown that LMS and RLS algorithms improve the SNR value in underwater communication data, can be used in applications in the field of underwater acoustics and can contribute to the studies in this field.
Benzer Tezler
- Low power range estimation with DSSS technique in underwater acoustics
Su altı akustiğinde doğrudan dizili yayılı İzge tekniğini kullanarak düşük güç ile mesafe ölçümü
MUSTAFA OZAN GÜLERYÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Vibro-acoustic design, manufacturing and characterization of a tonpilz -type underwater acoustic device
Bir tonpilz-tip su altı akustik cihazın vibro-akustik tasarım, üretim ve karakterizasyonu
POLAT KURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiYıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADETTİN ORHAN
PROF. DR. CİHANGİR DURAN
- Vibro-acoustic design, manufacturing and characterization of a tonpilz-type underwater acoustic device
Bir tonpilz-tip su altı akustik cihazın vibroakustik tasarım, üretim ve karakterizasyonu
POLAT KURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADETTİN ORHAN
PROF. DR. CİHANGİR DURAN
- Sualtı akustiği uygulamalarında ışın izleme ve yayılım kaybı hesabının kullanılması
Transmission loss calculation with ray tracing method for underwater acoustics problems
BAKİ BATI
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. A. GÖKHAN YAVUZ
- Akustik yöntemlerle askı malzemesi ölçümlerinde katı madde özelliklerinin etkisi
Effects of sediment properties in suspension with acoustic measurement methods
AKIN ARAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Deniz BilimleriYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CİHAN ŞAHİN