Sectoring approach application on JPDA algorithm with radar system simulation
Radar sistemi simülasyonu ile JPDA algoritması üzerinde sektörleme yaklaşımı uygulaması
- Tez No: 967360
- Danışmanlar: PROF. DR. ALAAELDEEN BARAKAT AHMED ELROUBY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Bilim ve Teknoloji, Mühendislik Bilimleri, Electrical and Electronics Engineering, Science and Technology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar destekli benzetim, Monte Carlo benzetimi, Sayısal işaret işleme, Sistem benzetimi, Çoklu hedef izleme, Computer aided simulation, Monte Carlo simulation, Digital signal processing, System simulation, Multiple target tracking
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt 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
Radar sistemi araştırmalarının çoğu geleneksel olarak bireysel bileşenlerin geliştirilmesi ve optimizasyonuna odaklanmış; radar platformlarının bileşenleri arası etkileşimleri ve uçtan uca system performansları ise sıklıkla göz ardı edilmiştir. Bu sınırlamayı aşmak amacıyla bu tez çalışmasında uçtan uca çoklu hedef takibi (ÇHT) yapan radar sistemleri için evrensel, modüler bir simülasyon platformu önerilmektedir. Bu çerçevede, radar donanım özellikleri, tarama parametreleri, hedef dinamikleri ve ÇHT algoritmaları sorunsuz ve esnek bir şekilde yapılandırılmaktadır. Platformun doğrulanması amacıyla; sekiz yüksek manevra kabiliyetine sahip hedefin yakın mesafede yer aldığı bir senaryoda üç baskın ÇHT algoritması—Küresel En Yakın Komşu (GNN), Ortak Olasılıksal Veri İlişkilendirme (JPDA) ve Çoklu Hipotez Takibi (MHT)—değerlendirilmiştir. İzleme performansı En İyi Alt‑Model Atama (OSPA) metriği ile, hesaplama verimliliği ise süre ölçümleri ile belirlenmiştir. Performans ve hesaplama karmaşıklığı kriterlerine dayanarak, sonuçlar, birbirine yakın manevra yapan hedeflerin çoklu hedef takibinde (ÇHT) incelenen üç algoritma arasında JPDA algoritmasının en iyi seçenek olduğunu göstermektedir. Ayrıca, ÇHT teknolojilerindeki ve algoritmalarındaki son gelişmeler, dinamik ortamlarda birden fazla nesnenin izlenmesinde doğruluk ve verimliliğin artmasını sağlamıştır. Ancak hedef sayısı arttıkça, ÇHT yöntemleri genellikle hesaplama gereksinimleri ve takip kapasiteleriyle başa çıkmakta zorlanmaktadır. Bu boşluğu doldurmak amacıyla bir sektörleme yaklaşımı geliştirilmiş ve JPDA algoritmasına uygulanmıştır. Bu yöntemde radar gözetleme bölgesi, her biri bağımsız bir JPDA örneği tarafından işlenen ayrık uzaysal sektörlere bölünmüştür. Sektörler arası geçişlerin olduğu durumlarda hedef izlerinin sürekliliğini sağlamak için sağlam bir el değiştirme mekanizması geliştirilmiştir. On adet rastgele senaryo, her birinde otuz yedi farklı hedef sayısı ile bir, iki ve üç sektör konfigürasyonunu kapsayan (toplam 1000 civarı simülasyon) kapsamlı bir simülasyon kampanyası yürütülmüştür. Sonuçlar, üç sektör kullanıldığında hesaplama süresinin %95'e varan oranlarda azaldığını ve JPDA'nın eşzamanlı izleme kapasitesinin 24'ten 40'a yükseltildiğini göstermektedir. Düşük yoğunluklu ortamlarda küçük bir hesaplama ek yükü gözlenmesine rağmen, sektörleme yaklaşımının yüksek hedef yoğunluklu senaryolarda özellikle avantajlı olduğu ortaya konmuştur. Gelecekteki çalışmaların, sektörleme paradigmasının diğer MTT algoritmalarına uygulanması ile yük dengeleme ve takip sağlamlığını optimize edecek adaptif sektör sınırlarının tasarımını incelemesi öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
The majority of radar system research has traditionally focused on the development and optimization of individual components, often neglecting the interdependencies and end‑to‑end performance of complete radar platforms. To address this limitation, a universal, modular simulation platform for end‑to‑end multitarget tracking (MTT) radar systems is hereby proposed. Within this framework, radar hardware characteristics, scanning parameters, target dynamics, and MTT algorithms are configured in a seamless and flexible manner. To validate the platform, a case study was conducted in which three predominant MTT algorithms—Global Nearest Neighbor (GNN), Joint Probabilistic Data Association (JPDA), and Multiple Hypothesis Tracking (MHT)—were evaluated under a scenario involving eight highly maneuvering targets in close proximity. Tracking performance was assessed by means of the Optimal Sub‑Pattern Assignment (OSPA) distance, and computational efficiency was measured via clock time. Based on the performance and the computational complexity criteria, the results suggest that the JPDA algorithm is the best choice among the three studied algorithms for MTT of maneuvering targets with proximity. Subsequently, recent advancements in MTT technologies and algorithms have led to improved accuracy and efficiency in tracking multiple objects in dynamic environments. However, as the number of targets increases, MTT methods often struggle with computational demands and tracking capacity. For this gap, a sectoring approach was introduced and applied to the JPDA algorithm. In this method, the radar surveillance region is partitioned into discrete spatial sectors, each of which is handled by an independent instance of JPDA. A robust inter‑sector handover mechanism was developed to ensure continuity of target tracks when crossings between sectors occur. A comprehensive simulation campaign—comprising ten randomized scenarios, thirty‑seven distinct target counts per scenario, and one‑, two‑, and three‑sector configurations (about 1000 runs in total)—was executed. Results indicate that, with three sectors, up to a 95 % reduction in computational time is achieved, and the effective tracking capacity of JPDA is increased from 24 to 40 simultaneous targets. Although a slight increase in computational overhead was observed in low‑density settings, the sectoring approach was shown to be particularly advantageous in high‑density environments. Future investigations will focus on extending the sectoring paradigm to alternative MTT algorithms and on the design of adaptive sector boundaries to optimize load balancing and tracking robustness.
Benzer Tezler
- Üretim planlama ve kontrolu MRP II ve bir MRP II uygulama çalışması
Manifacture planning and control munifacture resouce planning (MRPII) and an application study of MRPII
OSMAN EGE
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. ATAÇ SOYSAL
- Hata türleri ve etkileri analizi (HTEA) ve üretim ve hizmet sektörü uygulamaları
Başlık çevirisi yok
CENGİZ USUĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İşletmeMarmara Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN BESİM AKIN
- Avrupa Topluluğu'nda devlet yardımları -Türkiye'deki devlet yardımı uygulamalarının- muhtemel üyelik karşısındaki durumu
Başlık çevirisi yok
BARBAROS İNECİ
- Ankara, Nallıhan, Osmanköy Mermer yatağının yıllık 1000 m3 'lük üretim kapasitesine göre projelendirilmesi
Başlık çevirisi yok
MURAT GENİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. İSMAİL UĞUR
- Sağlık sistemlerinde çok amaçlı karar verme
Multiple creteria decision making in health systems
YAŞAR SAADETTİN PEKTUT
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. MEHMET TANYAŞ