Su Altı Akustiğinde LMS Filtre Uygulaması ve FPGA Üzerinde Gerçeklenmesi

Emre Karakaya; Mehmet Ali Çavuşlu; Oktay Aytar

Makale detayları

Su Altı Akustiğinde LMS Filtre Uygulaması ve FPGA Üzerinde Gerçeklenmesi

Yazarlar:

Emre Karakaya | Mehmet Ali Çavuşlu | Oktay Aytar

Yayıncı:

Recep Tayyip Erdoğan University

Ana Başlıklar:

Sinyal İşleme | Sayısal Tasarım

Dergi:

Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.6 Issue 1, pp.168-174

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

6/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001351011

pISSN:

2687-2315

Anahtar kelimeler:

Özet:

 Bu çalışmada klasik dijital filtre algoritmalarına alternatif olarak adaptif filtre algoritmalarının bir üyesi olan En Küçük Ortalama Kare LMS algoritmasının su altı akustiğinde kullanılması için bir uygulama yöntemi gösterilmektedir. Bu yöntemde gerçekleme ortamı olarak sinyal işleme uygulamalarında yoğun olarak kullanılan Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi FPGA donanımı tercih edilmiştir. Uygulamada ise LMS algoritması öncelikle matematiksel olarak incelenmiş, sonrasında su altı ortamında hazırlanan test düzeneği ile kaydedilmiş akustik haberleşme sinyalleri kullanılarak FPGA donanımında gerçekleme işlemi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarda yakınsama katsayısının değerine ve filtre derecesine göre sinyalin Sinyal Gürültü Oranı SNR değerinin değiştiği gözlemlenmiş, seçilen yakınsama katsayısında sinyalin SNR değerinin 8,85 dBden 29,85 dBe çıktığı görülmüştür. Algoritmanın filtreleme etkinliği incelendiğinde SNR değerindeki bu iyileşme LMS filtrenin bu alanda kullanılabilirliğini göstermektedir. Sentezleme sonucunda ise algoritmanın FPGA üzerinde 2,68 Arama Tablosu LUT, 4,7 Flip-Flop FF, 0,42 Sayısal Sinyal İşleme DSP, 17,62 Giriş-Çıkış IO ve 3,1 Küresel Ara Bellek BUFG kaynak kullanımında bulunduğu görülmüştür.

 Bu çalışmada klasik dijital filtre algoritmalarına alternatif olarak adaptif filtre algoritmalarının bir üyesi olan En Küçük Ortalama Kare LMS algoritmasının su altı akustiğinde kullanılması için bir uygulama yöntemi gösterilmektedir. Bu yöntemde gerçekleme ortamı olarak sinyal işleme uygulamalarında yoğun olarak kullanılan Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi FPGA donanımı tercih edilmiştir. Uygulamada ise LMS algoritması öncelikle matematiksel olarak incelenmiş, sonrasında su altı ortamında hazırlanan test düzeneği ile kaydedilmiş akustik haberleşme sinyalleri kullanılarak FPGA donanımında gerçekleme işlemi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarda yakınsama katsayısının değerine ve filtre derecesine göre sinyalin Sinyal Gürültü Oranı SNR değerinin değiştiği gözlemlenmiş, seçilen yakınsama katsayısında sinyalin SNR değerinin 8,85 dBden 29,85 dBe çıktığı görülmüştür. Algoritmanın filtreleme etkinliği incelendiğinde SNR değerindeki bu iyileşme LMS filtrenin bu alanda kullanılabilirliğini göstermektedir. Sentezleme sonucunda ise algoritmanın FPGA üzerinde 2,68 Arama Tablosu LUT, 4,7 Flip-Flop FF, 0,42 Sayısal Sinyal İşleme DSP, 17,62 Giriş-Çıkış IO ve 3,1 Küresel Ara Bellek BUFG kaynak kullanımında bulunduğu görülmüştür.

 Bu çalışmada klasik dijital filtre algoritmalarına alternatif olarak adaptif filtre algoritmalarının bir üyesi olan En Küçük Ortalama Kare LMS algoritmasının su altı akustiğinde kullanılması için bir uygulama yöntemi gösterilmektedir. Bu yöntemde gerçekleme ortamı olarak sinyal işleme uygulamalarında yoğun olarak kullanılan Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi FPGA donanımı tercih edilmiştir. Uygulamada ise LMS algoritması öncelikle matematiksel olarak incelenmiş, sonrasında su altı ortamında hazırlanan test düzeneği ile kaydedilmiş akustik haberleşme sinyalleri kullanılarak FPGA donanımında gerçekleme işlemi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarda yakınsama katsayısının değerine ve filtre derecesine göre sinyalin Sinyal Gürültü Oranı SNR değerinin değiştiği gözlemlenmiş, seçilen yakınsama katsayısında sinyalin SNR değerinin 8,85 dBden 29,85 dBe çıktığı görülmüştür. Algoritmanın filtreleme etkinliği incelendiğinde SNR değerindeki bu iyileşme LMS filtrenin bu alanda kullanılabilirliğini göstermektedir. Sentezleme sonucunda ise algoritmanın FPGA üzerinde 2,68 Arama Tablosu LUT, 4,7 Flip-Flop FF, 0,42 Sayısal Sinyal İşleme DSP, 17,62 Giriş-Çıkış IO ve 3,1 Küresel Ara Bellek BUFG kaynak kullanımında bulunduğu görülmüştür.

 Bu çalışmada klasik dijital filtre algoritmalarına alternatif olarak adaptif filtre algoritmalarının bir üyesi olan En Küçük Ortalama Kare LMS algoritmasının su altı akustiğinde kullanılması için bir uygulama yöntemi gösterilmektedir. Bu yöntemde gerçekleme ortamı olarak sinyal işleme uygulamalarında yoğun olarak kullanılan Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi FPGA donanımı tercih edilmiştir. Uygulamada ise LMS algoritması öncelikle matematiksel olarak incelenmiş, sonrasında su altı ortamında hazırlanan test düzeneği ile kaydedilmiş akustik haberleşme sinyalleri kullanılarak FPGA donanımında gerçekleme işlemi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarda yakınsama katsayısının değerine ve filtre derecesine göre sinyalin Sinyal Gürültü Oranı SNR değerinin değiştiği gözlemlenmiş, seçilen yakınsama katsayısında sinyalin SNR değerinin 8,85 dBden 29,85 dBe çıktığı görülmüştür. Algoritmanın filtreleme etkinliği incelendiğinde SNR değerindeki bu iyileşme LMS filtrenin bu alanda kullanılabilirliğini göstermektedir. Sentezleme sonucunda ise algoritmanın FPGA üzerinde 2,68 Arama Tablosu LUT, 4,7 Flip-Flop FF, 0,42 Sayısal Sinyal İşleme DSP, 17,62 Giriş-Çıkış IO ve 3,1 Küresel Ara Bellek BUFG kaynak kullanımında bulunduğu görülmüştür.

Makale detayları

Su Altı Akustiğinde LMS Filtre Uygulaması ve FPGA Üzerinde Gerçeklenmesi

Yazarlar: Emre Karakaya | Mehmet Ali Çavuşlu | Oktay Aytar

Yayıncı: Recep Tayyip Erdoğan University

Ana Başlıklar: Sinyal İşleme | Sayısal Tasarım

Dergi: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.6 Issue 1, pp.168-174

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 6/2025

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2001351011

pISSN: 2687-2315

FPGA

LMS

SNR

su altı akustiği

Sayı

Yazarlar:

Emre Karakaya | Mehmet Ali Çavuşlu | Oktay Aytar

Yayıncı:

Recep Tayyip Erdoğan University

Ana Başlıklar:

Sinyal İşleme | Sayısal Tasarım

Dergi:

Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.6 Issue 1, pp.168-174

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

6/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001351011

pISSN:

2687-2315