Otonom dronlar için optimal görev atama ve rota planlama


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kontrol ve Kumanda Sistemleri Bilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: HÜSEYİN GÖKTAŞ

Danışman: Hasan Serhan Yavuz

Özet:

İnsansız hava araçları (İHA), özellikle görevin kritik ve tehdidin yoğun olduğu askeri alanlarda, insan kaybı riskinin bulunmaması, farkedilmesinin zor olması ve uçuş maliyetinin ucuz olmasından dolayı insanlı sistemlere göre çok büyük avantajlara sahiptir. Son zamanlarda İHA’lar gözetleme, hedef tespiti ve askeri destek gibi alanların dışında fotoğrafçılık, tarım, paket teslimat gibi özel uygulamalarda da oldukça yaygın kullanılmaktadır. Hedef alanı büyük olan bölgelerde verilen görevi daha etkili bir şekilde gerçekleştirmek için otonom sürü İHA'lara ihtiyaç duyulmaktadır. Sürü İHA’lara görev planlaması yapılırken belirli kriterler göz önüne alınarak İHA'ların toplam maliyetleri en aza indirilmelidir. Bu problemi çözmek için literatürde daha çok sezgisel yöntemli yaklaşımlar kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, hedef ve İHA sayısının çok olduğu durumlarda görev atama problemini verimli bir şekilde gerçekleştirmek için üç aşamalı hiyerarşik bir yöntem sunulmuştur. İlk aşamada görevlerdeki hedef noktaları k-ortalamalar kümeleme yöntemi kullanılarak İHA sayısına göre alt kümelere ayrılır. Daha sonra Macar Algoritması kullanılarak optimal drone-alt küme ataması yapılır. Son aşamada ise, ataması yapılan her bir İHA’nın kat edeceği mesafeyi minimize etmek için karınca kolonisi algoritması kullanılarak rota planlaması gerçekleştirilir. Önerdiğimiz yöntem farklı senaryolar altında simüle edilmiş ve metasezgisel optimizasyon yöntemleri ile karşılaştırılarak başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Tasarlanan senaryolarda, İHA lokasyonlarının farklı durumları, İHA sayısının kısıtlı olması ya da her bir İHA için görev sayısının kısıtlı olması durumları göz önünde bulundurulmuştur.