Fen Bilimleri Enstitüsü / Science Institute
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11727/1392
Browse
Item Darbeli radar sinyallerinin makine öğrenmesi algoritmaları ile tanımlanması(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2024) Mert, Demircan; Ahmet Güngör, PakfilizBu tezde radar ikaz alıcılarında radar tanımlama işlemi için makine öğrenmesi yöntemlerinin kullanılması amaçlanmıştır. Bilinen radarların darbeli sinyalleri kullanılarak kapsamlı bir tehdit kütüphanesi oluşturulmuş ve parametre çıkarımı sonrası elde edilen sinyal frekansı, sinyal genişliği, sinyal tekrarlama frekansı ve hüzme genişliği parametreleri ile darbe tanımlayıcı kelimeler oluşturulmuştur. Radar ikaz alıcıların ön programlama fazının optimize edilmesi amacıyla makine öğrenmesi algoritmalarında testler gerçekleştirilmiş ve algoritmaların performansları birbirleriyle ve geleneksel algoritmalarla karşılaştırılmıştır. Probleme uygun olduğu değerlendirilen 5 adet makine öğrenmesi algoritması belirlenmiş ve bu algoritmalar ile modeller oluşturulmuştur. K-en Yakın Komşular, Karar Ağacı, Topluluk Yöntemleri, Destek Vektör Makineler ve Yapay Sinir Ağları algoritmalarındaki ön testler ile hedeflenen %95'in üzerinde öğrenme doğruluğu seviyelerine ulaşmıştır. Hazırlanan tehdit kütüphanesi ile yapılan muharebe ortamı simülasyonlarında %98'in üzerinde test doğruluğu elde edilmiştir. Tamamlanan simülasyon sonuçlarında elde edilen makine öğrenmesi algoritmalarının geleneksel algoritmalara göre hız ve doğruluk açısından güçlü yönleri değerlendirilmiştir. This thesis aims to use machine learning methods for radar identification in radar warning receivers. A comprehensive threat library was created using pulsed signals of known radars and pulse descriptor words were created with the signal frequency, signal width, signal repetition frequency and beamwidth parameters obtained after parameter extraction. To optimize the pre-programming phase of the radar warning receivers, machine learning algorithms were evaluated, and their performances were compared with each other and with conventional algorithms. Five machine learning algorithms were identified as suitable for the problem and models were created with these algorithms. The preliminary tests on K-Nearest Neighbors, Decision Tree, Ensemble Methods, Support Vector Machines and Artificial Neural Networks algorithms achieved learning accuracy levels above the targeted 95%. In combat environment simulations with the prepared threat library, test accuracy of over 98% was achieved. The strengths of the machine learning algorithms obtained from the completed simulation results in terms of speed and accuracy compared to traditional algorithms are evaluated.Item Düşük görünürlüklü savaş uçaklarının erken tespiti için L-Bant hava radarı uygulaması(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2024) Barış, Akkaya; Ahmet Güngör, PakfilizRadar Kesit Alanı (RKA) tanımına ve formülasyonlarına bakıldığında RKA değerinin; sinyalin frekansı, nesnenin geometrisi ve yansıtıcı yüzeyde kullanılan materyalin özellikleri ile ilişkili olduğu görülür. Temelde yatan bu üç etmenden dolayı bir uçağın RKA’sı X-bantta ve L-bantta ölçüldüğünde birbirinden farklı değerler ortaya çıkacaktır. Bir radarın hedefi tespit edebilirliği ile ilgili en önemli parametrelerden biri tespit etmek istediği hedefin RKA’sıdır. Bir hedefin RKA’sı ne kadar yüksek ise radar tarafından o kadar kolay veya bir diğer tabirle daha uzaktan tespit edilebilecektir. “Radara görünmez” (stealth) olarak adlandırılan savaş uçakları esasen belli bir bantta radar düşük görünürlüğüne sahiptirler. Bunun temel sebebi bir nesneyi örneğin bir uçağı tüm frekans bandı boyunca sabit RKA’lı veya düşük RKA’lı yapmak mümkün değildir. Yukarıda da bahsedildiği gibi RKA frekansın bir fonksiyonudur. Bu nedenle RKA, genellikle tespitinden kaçınılmak istenen radarın çalışma frekans bandında düşük olacak şekilde optimize edilir. Terminolojide “Fighter” olarak adlandırılan avcı/savaşçı savaş uçaklarının en temel görevlerinden biri hava muhaberesidir. Bu tip savaş uçaklarının burun bölgelerinde taşıdıkları burun radarları; hem temelde ihtiyaç duydukları tespit/takip hassasiyeti, çözünürlüğü yönlerinden hem de boyut, ağırlık, güç ve soğutma yönlerinden değerlendirildiğinde en optimize bant olan X-bantta çalışırlar. Bu nedenden dolayı radardan kaçınmak isteyen bir savaş uçağının RKA’sı X-bantta mümkün olduğu kadar en düşük seviyede olacak şekilde tasarlanır. Bu tez çalışmasında, X-banta optimize edilmiş RKA’ya sahip bir stealth uçağın RKA’sının yüzeyinde kullanılan radar soğurucu malzemelerinin frekansa bağlı sınırlı performansından dolayı frekansın azalışığına bağlı olarak artışı incelenmiş daha sonra bir F-16 savaş uçağının kanat kısmına entegre edilebilecek boyutlarda bir L-bant radar tasarlanmış ve stealth bir savaş uçağını tespit menzili araştırılmıştır. When examining the definition and formulations of Radar Cross Section (RCS), it becomes evident that the RCS value is intricately linked to the signal frequency, the geometry of the object, and the properties of the reflective surface material. Due to these underlying factors, the RCS of an aircraft measured in the X-band and L-band will yield distinct values. One of the most crucial parameters concerning a radar's ability to detect a target is the RCS of the desired target. The higher the RCS of a target, the easier it will be detected by the radar; in other words, it will have greater visibility. Stealth aircraft, commonly referred to as "radar-invisible," inherently possess low radar visibility in a specific band. The fundamental reason is that achieving a constant RCS or a low RCS throughout the entire frequency spectrum for an object, such as an aircraft, is not feasible. As mentioned earlier, RCS is fundamentally a function of frequency. Therefore, RCS is typically optimized to be low within the operational frequency band of the radar one seeks to evade. Fighter aircraft, categorized as "Fighters," play a fundamental role in air combat. The nose radars carried by these fighter aircraft operate in the X-band, primarily for the needed detection/tracking precision and resolution, considering size, weight, power, and cooling. Hence, the RCS of a stealth aircraft, aiming to evade radar detection, is designed to be as low as possible in the X-band. In this thesis, the increase in the RCS of a stealth aircraft optimized for the X-band was examined due to the frequency-dependent limited performance of radar-absorbing materials used on the RCS surface as the frequency decreases. Subsequently, an L-band radar, which can be integrated into the wing section of an F-16 fighter aircraft, was designed and the detection range for a stealth fighter aircraft was investigated.Item Tekrarlayıcı karıştırma tekniği ile kendini koruma elektronik harp sistemine sahip insansız hava araçlarının frekans çevik radarlara karşı etkinliği(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2024) Ecehan, Soykurum; Ahmet Güngör, PakfilizSon dönemdeki küresel çatışmalarda uzaktan füze saldırı seçenekleriyle birlikte İnsansız Hava Araçlarının (İHA) askeri alanlarda kullanımı da artmaktadır. Güvenliği tehdit eden tehlikeli görevler için kullanılabilecek mürettebatsız sistemlerle mücadele etmek zordur. Uzaktan kontrol edilebilmesi veya otonom olarak programlanabilmesi İHA’lara daha fazla risk alma fırsatı vermektedir. Radarlar ise, herhangi bir bütünleşmiş hava savunma sisteminin ilk aşamasını oluşturmaktadır; yeni tehditlerin her geçen gün artmasıyla birlikte bu saldırıları önlemek için elektronik savaş daha da kritik hale gelmektedir. İHA’lar ise radar sinyallerini karıştırmak için etkili bir araç olabilir. İHA’ların pilotlu savaş uçaklarının yanına destekleyici olarak entegre edilmesi, modern askeri taktikler için hayati önem taşımaktadır. Bu çalışmada, radarların bu görev kuvvetlerine hazır olup olmadığı ve İHA’ların geliştirilmiş radar tespit kabiliyetlerine karşı karıştırma performansı araştırılmıştır. Buna dayanarak, eş alt darbeler arasında öngörülemeyen bir frekans atlama düzenine sahip kademeli ve kademeli chirp frekans dalga formları kullanılarak mono-statik darbeli bir radar modellenmiştir. Ayrıca bu radar, darbe tekrarlama aralıklarını doğrusal veya doğrusal olmayan diziler halinde darbeden darbeye ayarlama kabiliyetine de sahiptir. Karıştırıcı kaynağı olarak araç içi entegre kendini koruma elektronik harp sistemi kullanılmıştır. Tekrarlayıcı konsepti gereği toplanan sinyalin karakteristiğine uygun karıştırma tekniğinin uygulanması için faz dizili antenler ve merkezi kontrol bilgisayar ünitesi tasarlanmıştır. Karıştırıcı sisteminin verimliliğini belirlemek için çeşitli simülasyonlar oluşturulmuştur. Sonuçlar, zaman/frekans alanında analiz edilmiştir ve her senaryo için karıştırma sinyal oranları elde edilmiştir. Military use of unmanned aerial vehicles (UAV) along with the other remote missile attack options are increased in recent global conflicts. Fighting against uncrewed systems, which can be used for dirty tasks, is challenging. Being able to remotely control or autonomously programmable gives more opportunity to take risk for unmanned systems. Radars comprise the first stage of any integrated air defense system; electronic warfare becomes more critical to prevent attacks of new type of threats. UAVs can be an effective tool for jamming radar signals. Integrating UAVs in a supportive operation capacity alongside piloted fighters has become crucial to modern military tactics. In this study, we investigate the radars' readiness for these task forces and the jamming performance of the UAVs against the improved radar detection capabilities. Based on that, a monostatic pulsed radar has been modelled using stepped frequency and stepped chirp frequency waveforms with an unpredictable frequency hopping pattern between the coherent sub-pulses. Also, this radar has capability to set the pulse repetition intervals (DTAs) on a pulse-to-pulse as linear or non-linear sequences. An onboard self-protection electronic warfare system is used as a jammer source. To apply the suitable jamming technique according to collected signal characteristics and direction in accordance with the repeater concept, a phased array antennas and central control computer unit is designed. To determine the efficiency of the jammer system, simulations generated using frequency agile radar. The results of simulated test cases have been analyzed in time and frequency domain. Jamming to signal ratios have been obtained to be used as performance metric.