Otonom hava araçları için dağıtık parçacık sürü optimizasyonu ile güvenli ve verimli rota planlaması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, AVİYONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ALPASLAN TETİK
Danışman: Yavuz EREN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İnsansız hava araçlarının (İHA) karmaşık görev sahalarında güvenli ve etkin bir şekilde seyrüsefer icra edebilmesi, rota planlama sürecinde navigasyon güvenliği, operasyonel kısıtlar ve uçuş verimliliği arasında hassas bir dengenin kurulmasını gerektirir. Bu tez çalışmasında, statik arazi engelleri ve aktif radar tehditleri ile çevrili üç boyutlu bir görev sahasında, İHA'nın çarpışmasız ve optimal bir yörünge izlemesini sağlayacak Dağıtık Parçacık Sürü Optimizasyonu (DPSO) tabanlı yeni bir rota planlama yöntemi geliştirilmiştir. Önerilen yaklaşım, hesaplama yükünü optimize etmek ve çözüm uzayındaki çeşitliliği maksimize etmek amacıyla, birbirleriyle iletişim kurmadan paralel çalışan bağımsız alt sürü mimarisine dayanmaktadır. Klasik optimizasyon yöntemlerinde sıkça karşılaşılan yerel minimuma erken yakınsama ve engellere takılma problemlerini aşmak adına çalışmada üç temel yenilikçi mekanizma entegre edilmiştir. İlk olarak, açısal sektör ayrıştırması stratejisi ile başlangıç aşamasında her bir alt sürü farklı geometrik koridorlara yönlendirilmiş; böylece arama uzayının sadece belirli bir bölgesi değil, alternatif vadi ve geçiş noktalarını içeren geniş bir alanı eş zamanlı olarak taranmıştır. İkinci olarak, karmaşık engel yapılarında (örneğin U-biçimli engeller veya radar vadileri) sürünün durağanlaşmasını tespit eden ve otonom olarak ara hedefler atayarak sürüyü sıkışıklık bölgesinden çıkaran özyinelemeli (rekürsif) bir manuel kaçış mekanizması geliştirilmiştir. Üçüncü olarak, rota planlama süreci ile uçuş profilini bütünleştiren dinamik irtifa yönetimi tasarlanmış; bu sayede İHA'nın seyir aşamasında arazi engellerini serbestçe aşması, hedef bölgesine yaklaşıldığında ise kontrollü bir lineer alçalma profiline geçmesi sağlanmıştır. Çok amaçlı maliyet fonksiyonu; toplam rota uzunluğu, engel ihlali, radar görünürlüğü ve irtifa sınırlarını birleştiren ağırlıklı bir yapı ile modellenmiştir. Farklı zorluk seviyelerindeki senaryolar üzerinde gerçekleştirilen simülasyon çalışmaları, önerilen dağıtık yöntemin tekli sürülere kıyasla daha güvenli, kısa ve uçuş mekaniğine uygun rotalar ürettiğini, aynı zamanda paralel işlem yeteneği sayesinde hesaplama süresi açısından gerçek zamanlı uygulamalara uygunluk gösterdiğini kanıtlamaktadır.