Deprem Sonrası Göçük Altı Canlı Tespiti için Yapay Zeka Tabanlı Frekans-Adımlı Multistatik Geniş Bantlı Radar Yaklaşımı isimli projemizde ilk 12 aylık dönemde aşağıdaki işler tamamlanmıştır:
Geniş Bantlı Verici Anten ve Alıcı Konformal Dizi Anten Ağı Tasarımı
Radar sisteminin verici anteni olarak piramit formunda, doğrusal kutuplamalı, çift-çıkıntılı horn antenin (Double-Ridged Horn Antenna-DRHA) kullanılması uygun görülmüştür. Hem yatay hem de düşey doğrultuda lineer polarizasyon için çift çıkıntı ve besleme 90 derece döndürülerek horn anten dört çıkıntılı hale (Quadrature-Ridged Horn Antenna-QRHA) dönüştürülmüştür. Frekans adımlı radar 150-650 MHZ bandında çalışacaktır. Bu sebeple QRHA yapısı bu frekans aralığında düşük yansıma karakteristiği ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Çift çıkıntı yapısının kullanılması ile antenin fiziksel boyutunu arttırmadan alt kesim frekansını düşürme imkânı elde edilmiştir. QRHA ile göçük bölgesi aydınlatılacaktır. Göçüğün çok kayıplı bir ortam olması sebebiyle kaybı en aza indirmek için verici antenin göçüğe yakın mesafede konumlandırılması gerekmektedir. Fiziksel boyut ve zayıflama kriterlerini göz önünde bulundurarak verici QRHA’nın direk olarak göçüğe ışıma yapacak şekilde konumlandırılması uygun görülmüştür. Göçüğe ışıma açıklıkta çoklu yansımalara sebebiyet verecektir. Hava ortamından toprak ortamına geçişte oluşacak yansımaları azaltmak amacıyla kuru kumun 100-500 MHZ frekans aralığındaki bağıl elektriksek geçirgenliği ve iletkenlik değeri ile uyumlu bir empedans dönüştürücü QRHA’nın açıklık kısmına eklenmiştir. Ayrıca düzlemsel bir alıcı anten tasarımı yapılmıştır. Alıcı antenin frekansı sistem çalışma frekansıyla uyumlu olacak şekilde 150-650 MHz olarak belirlenmiştir. 2 kollu ve 4 kollu Arşimed Spirali, log-periyodik spiral ve dörtgensel spiral anten yapıları üzerine çalışılmış, geri dönüş kaybı, kazanç, eksenel oran parametrelerine göre karşılaştırılmıştır. Analizler sonucunda hedef kriterlerle uyumlu olarak, en yüksek performansla sonuç veren iki kollu Arşimed Spirali ile ilerlenmesi gerektiğine karar verilmiştir. Spiral antene boyut küçültme teknikleri uygulanarak alıcı antenin boyutu küçültülmüştür. Tasarımı yapılan spiral anten için balun tasarlanmış, antene entegre edilerek performansı incelenmiştir. Alıcı anten için konektör ve üretim süreçleri de irdelenerek tasarım üretime hazır hale getirilmiştir.
Hedef Tespit ve Teşhis Algoritmalarının Geliştirilmesi
Literatür ve güncel algoritmaların araştırılması tamamlanmıştır. Bunun yanı sıra oluşturulan göçük modelinin benzetimi neticesinde elde edilen S-parametrelerinin yeniden düzenlenmesi ile oluşturulan veri setleri yapay zeka algoritmaları ile sınıflandırılmıştır. Bu proje çalışmasında, bir deprem sonrasında yıkılmış ve içinde bir insanın bulunduğu bir enkazın profilini simüle etmek için CST Microwave Studio tam dalga analiz aracı kullanılmıştır. Bu enkazın farklı yapı malzemesi oranlarından oluşan dört modeli, üç hava boşluğu oranı, beş senaryo ve her bir senaryoda fantomun bulunduğu üç derinlik değeri ile tasarlanmıştır. Bu şekilde 180 farklı olası senaryo oluşturulmuştur. Bu simülasyonlar, 150 MHz-650 MHz aralığında 500 kHz adımlarla taranan bir spektrumda düzlem dalga uyarımı ile S parametreleri olarak kaydedilmiştir. Elde edilen veriler, dört farklı veri setinde yapay sinir ağı algoritmaları ile sınıflandırılmıştır. Bu veri setleri, 180 text dosyasından oluşan ve Matlab ortamında bir göğüs parametresine ait olan 1980 dosyaya bölünmüştür. Bu verilerin CST’den el ile müdahale edilmeden Matlab ortamında yeniden düzenlenebilmesi için gerekli olan tüm veri düzenleme kodları tamamlanmıştır.
Sistem Entegrasyonu ve Ölçümler
RF anahtarlı kontrol sistemi tasarımında alıcı/verici anten dizisi ile veri toplayıcı network analizör sisteminin RF anahtarlı kontrol mekanizması aracılığıyla tümleştirilmesi hedeflenmektedir. Belirlenen multi-statik senaryolara yönelik laboratuvar ve saha ortamında test kurguları oluşturulup, performans ölçümleri yapılacaktır. Bu hedef doğrultusunda rapor döneminde RF anahtarlı kontrol sistemi tasarlanmış ve Arduino IDE üzerinde kodları yazılmıştır. Ayrıca Vektör Network Analizör ile veri toplama aşamasında kullanılacak bir yazılım hazırlanmıştır.