Çoklu otonom insansız deniz araçları için rota planlanması ve engelden sakınma
Path planning and obstacle avoidance for multiple autonomous unmanned surface vehicles
Yazar: FUAT BEŞER
Danışman: PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde insansız deniz araçlarının kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Zahmetli işlerin insansız deniz araçları tarafından yapılmasının birçok faydası bulunmaktadır. Balık sürülerinde olduğu gibi insansız deniz araçlarının da birbirleriyle koordineli bir biçimde hareket etmesi bir zorunluluk halini almıştır. Ayrıca deniz üzerinde yerine getirilecek sivil ve askeri görevlerin kolaylıkla başarılması da insansız deniz araçlarının birlikte hareket etmesi ile mümkün olacaktır.

Bu çalışmada; denizde can ve mal emniyetine öncelik verilerek, çoklu otonom insansız deniz araçları için kara parçası gibi sabit ve seyir halindeki gemi gibi hareketli engellerin bulunduğu ortamda rota planlanması ve engelden sakınma maksadıyla çeşitli benzetimler gerçekleştirilmiştir. Çoklu otonom insansız deniz araçlarına ilişkin benzetimler, Türk karasuları içerisinde yer alan İstanbul'da bulunan Prens Adaları'nın çevresinde ve İstanbul Boğazı'nda gerçekleştirilmiştir.

Rota planlama ve engelden sakınma algoritmalarının yanında ayrıca yapay zeka teknolojileri kullanılarak insansız otonom deniz araçlarının sensörden bağımsız görsel seyrine ilişkin yöntem önerilmiştir. Elektronik sensörlerin arızalandığı ya da elektronik karıştırmaya maruz kaldığı durumlarda dahi, insansız deniz araçlarının bu durumdan etkilenmeden otonom seyrine devam edebilmesi için European Ship Simulator isimli simülasyon ortamından elden edilen görüntüler ve gerçek gemi görüntüleri kullanılmıştır.

Henüz uluslararası denizcilik kurallarında insansız araçlarla ilgili herhangi bir hüküm bulunmaması nedeniyle çalışmanın tamamında insansız deniz araçlarının mevcut hukuk kurallarına uygun olarak tasarlanması önerilmiştir.

Abstract:
Today, the use of unmanned surface vehicles becoming increasingly widespread. There are many benefits of doing demanding tasks by unmanned surface vehicles. It is a necessity for the unmanned surface vehicles to be moved in coordination with one another like schools of fish. Moreover, the easy accomplishment of civilian and military missions on the sea will also be possible if unmanned surface vehicles act together.

In this study; priority has been given to safety of life and property at sea and various simulations have been carried out with the aim of planning path and avoiding obstacles where mobile and fixed obstacles exist. Simulations of multi-autonomous unmanned surface vehicles were conducted around the Prince Islands in Istanbul and the Istanbul Bosphorus which are located in Turkish territorial waters.

In addition to path planning and obstacle avoidance algorithms, we also propose a method for sensor-independent visual navigation of unmanned autonomous surface vehicles using artificial intelligence technologies. Even if the electronic sensors are malfunctioning or subjected to electronic jamming, synthetic images which are derived from European Ship Simulator and real ship images are used and so that unmanned sea vehicles can continue autonomously without being affected by this situation.

It is proposed to design the unmanned surface vehicles to conform to the existing rules, as there is no article in the international maritime rules for unmanned vehicles yet.