Evrişimli sinir ağı kullanarak dengesiz doppler radar verisinde hedef sınıflandırma


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Muhammed ERDOĞAN

Danışman: Oktay Yıldız

Özet:

Kritik öneme sahip askeri ve sivil yerleşkelerin korunması geçmişte olduğu gibi günümüzde de önemini korumaktadır. Bu amaçla, çeşitli sensörler barındıran sistemler geliştirilmektedir. Sensörlerin sağladığı verilerden bilginin elde edilmesi de donanımların en verimli şekilde kullanılması açısından önemlidir. Radar sistemleri keşif, gözetleme ve tespit amacıyla sıklıkla kullanılmaktadır. Literatürdeki radar verisi ile makine öğrenmesi tabanlı yaklaşımlarla hedef sınıflandırma yapılan çalışmalar incelendiğinde radar tiplerinin dört sınıfa ayrıldığı görülebilmektedir. Bunlar, doppler radarları, SAR, pasif radarlar ve uzun menzil hava savunma radarlarıdır. Doppler etkisini referans alarak geliştirilen radarlar doppler radarı olarak isimlendirilirler. Gerçekleştirilen çalışma kapsamında dengesiz doppler veri seti üzerinde çeşitli deneysel çalışmalar yürütülerek literatürdeki mevcut yöntem ve yaklaşımların yanında, sınıflandırma için gerçekleştirilen aşamalardaki yöntemler çeşitlendirilerek sınıflandırma performansının artırılması ve literatürdeki çalışmalar ile karşılaştırılarak elde edilen sonuçların değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla halka açık, dengesiz bir veri seti kullanılarak radar verisinden hedef sınıflandırma yapılmaktadır. Literatürde sıklıkla tercih edilen rastgele orman ve SVM algoritmaları ile evrişimli sinir ağı modeli, çeşitli ön işleme adımları ve farklı eğitim yaklaşımları doğrultusunda test edilmektedir. Performans açısından en verimli önişleme, sınıflandırıcı model ve eğitim yaklaşımının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Veri setinin, SMOTE veri ön işleme tekniği kullanılarak dengeli hale getirilen veri seti ile önerilen evrişimli sinir ağı modeli k-kat çapraz doğrulama yaklaşımıyla %99,98 eğitim doğruluğuna ulaşılmaktadır. Test verisi ile elde edilen performans metrikleri de diğer yöntemlere göre başarılı daha başarılı sonuçlar elde etmiştir. Aynı veri seti ile literatürde gerçekleştirilen çalışmalar göz önüne alındığında, önerilen yöntemin literatürdeki diğer yöntemlerle rekabet edebilecek seviyede olduğu söylenebilmektedir.

Anahtar Kelimeler : Radar, insansız hava aracı, K-Kat, SMOTE, evrişimli sinir ağı