İnsansız uçak sistemleri için meydan yerlerinin optimizasyonu: Çok amaçlı bir yaklaşım
Optimization of base locations for unmanned aircraft systems: A multi-objective approach
Yazar: MUSTAFA ERDEM BAKIR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH KASIMOĞLU
Türk Hava Kurumu Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnsansız ve Otonom Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte insansız hava aracı sistemlerine (İHAS) sahip olmak çok daha erişilebilir hale gelmiştir. Bu sistemler, pek çok farklı alanda ve çeşitli amaçlarla kullanılmaktadır. Günümüzde öne çıkan kullanım alanlarından biri ülkelerin sınır ve sınır ötesi güvenliğinin sağlanmasıdır. Bu alanın öne çıkmasının temel sebebi ise bu sistemlerin tehlikeli bölgelerde insan kaybı riskini ortadan kaldırması ve geniş alanlarda etkin bir şekilde kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Bazı insansız hava aracı (İHA) sistemleri dikey veya bir fırlatıcı vasıtasıyla kalkış yapsa da sınır ve sınır ötesi bölgelerde kullanılan İHA'lar kalkış ve iniş yapabilmek için bir havalimanına ihtiyaç duymaktadır. Aslında operasyonel veya stratejik seviyede bulunan,  uzun menzilli görevler icra edebilen, daha donanımlı ve ağır yük taşıyabilen insansız hava araçları operasyonları için bir meydana ihtiyaç duymaktadır. Bu tür İHA'ların meydan yerlerinin belirlenmesi ve uçuş görevlerinin planlanması, hem görev gereksinimlerinin karşılanması hem de maliyetlerin en aza indirilmesi açısından önemlidir. Bu çalışmada, operasyonel ve sabit maliyetlerin yanı sıra kritik görev gereksinimleri de dikkate alınarak İHA meydan konumlarının optimize edilmesine yönelik çok amaçlı bir yaklaşım sunulmaktadır. Bu doğrultuda, açılacak meydan sayısını, meydanlardan görev bölgelerine olan toplam uçuş mesafesini, uçuşa elverişli olmayan günleri ve maliyetleri en aza indirmeyi amaçlayan çok amaçlı bir model geliştirilmiştir. Daha sonra karar verici için belirlenen hedeflerin öncelikleri göz önünde bulundurularak model için etkili çözümler bulmayı amaçlayan algoritmalar sunulmuştur. Son olarak epsilon kısıt yöntemi ile en çok çelişen amaç fonksiyonları için etkin çözüm kümeleri verilmiştir. Elde edilen sonuçlar, stratejik ve operasyonel seviyelerde İHA'lar için meydan konumlarını belirlemede ve meydanlardan görev bölgelerine yapılacak uçuş görevlerini planlamada kullanılabilir.

Anahtar Kelimeler: Matematiksel modelleme, Optimizasyon, Tesis lokasyonu, İnsansız uçak, Çok amaçlı optimizasyon.

Abstract:
With the developments in technology, possession and usage of unmanned air vehicle systems (UAVS) get more and more widespread all around the world for various purposes and in many different fields. One common and prominent usage of these systems nowadays is in the security area, especially to ensure border and cross-border security of the countries. The effectiveness of these systems stems from the fact that they eliminate the risk of human loss and can be used efficiently in large areas. Although some unmanned aerial vehicles (UAV) take off vertically or via a launcher, an base is needed for unmanned aerial vehicles used in border and cross-border regions to take off and land. In fact, having long-range missions, strategic and operational level UAVs, which are better equipped and capable of carrying heavy payloads, essentially require an airfield for their operations. Determining the locations of the bases and planning the flight missions of such UAVs is important to meet the mission requirements as well as to minimize the costs. In this study, a multi-objective approach is presented to optimize the locations of UAV bases, taking into account operational and fixed costs as well as critical mission requirements. In this regard, a multi-objective model is developed that aims to minimize the number of bases to be opened, the total flight distance from bases to mission areas, unairworthy days for flight and costs. Then, algorithms are presented to find effective solutions to the model, taking into account the priorities of the goals determined for the decision maker. Finally, efficient solution sets are given for the most conflicting objective functions using the epsilon constraint method. The results can be used at strategic and operational levels to decide the UAV base locations and the deployment plan of the UAVs from the bases to the mission zones. 

Keywords: Mathematical modeling, Optimization, Facility location, Unmanned Aircraft, Multi-objective optimization.