Uzay gözetimi ve takibi için optik iz simülasyonu

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: PINAR HAZAN

Danışman: MURAT DURMAZ

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Yörüngedeki yerleşik Uzay Nesnelerinin (Resident Space Objects - RSO) sayısındaki hızlı artış, Uzay Durumsal Farkındalığı (SSA) ve Uzay Gözlem ve Takip (SST) kapsamındaki tespit, takip ve ilk yörünge belirleme süreçlerini kritik hale getirmiştir. Bu operasyonlarda geleneksel bilgisayarlı görü teknikleri yaygın olarak kullanılsa da, performansı artırmak amacıyla son yıllarda makine öğrenmesi (ML) yöntemlerine doğru artan bir yönelim vardır; ancak, bu algoritmaların başarısı ciddi bir veri darboğazı ile karşı karşıyadır. Bu zorluğun üstesinden gelmek için bu çalışma, uzay gözetleme uygulamalarında hem ML modelleri için sentetik veri üretimine hem de sistem tasarımına katkıda bulunmak üzere tasarlanmış, kontrollü ve doğrulanmış bir altyapı sağlamayı amaçlamaktadır. Bu doğrultuda tez, geometrik olarak hassas sentetik uydu izi görüntüleri üreten bütünleşik bir yazılım çerçevesi sunmaktadır. Geliştirilen çerçeve, yalnızca ML modelleri için veri üretmekle kalmaz, aynı zamanda kullanıcıların gerçek kurulumdan önce farklı teleskop ve kamera konfigürasyonlarını değerlendirmelerine olanak tanıyarak, optik yer gözlem sistemi tasarımları için bir karar destek aracı işlevi görür. Foton modelleme ve ışın izleme tekniklerini kullanan simülatör, hem standart TLE hem de yüksek hassasiyetli SP3 yörünge verilerini destekleyerek mevcut çalışmalardan ayrılır; ayrıca Stellarium entegrasyonu sayesinde çıktıların gerçekçi bir astronomik ortamda görselleştirilmesine olanak tanır. Çalışmanın geçerliliği, Edinburgh Kraliyet Gözlemevi'nden (ROE) elde edilen SWOT ve Haiyang-2C uydularına ait altı gerçek görüntü ve altı farklı teleskop-kamera kombinasyonu kullanılarak test edilmiştir. Görsel karşılaştırma ve Stellarium entegrasyonunu içeren nitel yöntemlerin, Astrometry.net ve STVID çözümlerine dayalı nicel analizlerle birleştirilmesi, üretilen sentetik görüntülerin yüksek sadakate sahip olduğunu kanıtlamıştır. Sonuçlar, arka plan yıldızlarının ve uydu izlerinin referans verilerle hizalandığını; kamera ve atmosferik parametrelerdeki değişimlerin görüntülere radyometrik olarak yansıtıldığını göstermiştir. Gerçekçi görüntüler elde etmek için üretim sürecine, karanlık akım, okuma gürültüsü, bias ve gökyüzü arka planı gibi temel gürültü kaynakları da eklenmiştir. Ancak, üretilen uydu izlerinin gerçek izlere göre kaymış olduğu tespit edilmiştir. Gerçek gözlem verilerinde bulunan deklanşör gecikmesinden kaynaklanan ve üretilen tüm görüntülerde gözlemlenen bu kayma, iz merkezi noktalarına dayalı en küçük kareler yöntemi kullanılarak hesaplanmış; SP3 çözümleri için 0.37 saniyelik, TLE çözümleri için ise 0.46 saniyelik bir gecikme bulunmuştur. Bu zaman gecikmesi düzeltmelerinin uygulanmasının ardından görüntüler yeniden üretilmiş ve uydu izlerinin gerçek gözlem verileriyle hizalanmasında önemli bir iyileşme gözlemlenmiştir.