Kara taşıtları için üç boyutlu arazi modellerinde yapay zekâ tabanlı yol bulma
AI-based path finding on three-dimensional terrain models for land vehicles
Yazar: ALİ MURAT SÜMEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ALBAYRAK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Arazi modelleme = Terrain modelling ; En kısa yol problemi = Shortest path problem ; Karayolu taşımacılığı = Highway transportation ; Otonom araçlar = Autonomous vehicles

Özet:
Bu tez çalışmasında; arazi üzerinde bir konumdan başka bir konuma otonom bir şekilde ulaşabilen kara araçları için yol bulma algoritmaları incelenerek, İHA fotoğraflarından ve uydu verilerinden elde edilen 3D arazi modelleri rekonstrüksiyon sistemleri analiz edilmiştir. Kara araçlarının yol bulma sistemleri için farklı yol bulma algoritmaları karşılaştırılmış ve A* algoritmasının en hızlı ve performanslı yol bulma algoritması olduğu görülmüştür. 3D arazi üzerinde A* algoritması ile yol bulma işlemini daha da performanslı hale getirmek için A* algoritmasına yeni özellikler eklenerek modifiye edilmiş bir yol bulma algoritması geliştirilmiştir.

Çalışma kapsamında, farklı arazi koşullarında hareket eden farklı tip kara araçları için yol bulma uygulaması geliştirilmiştir. Bu uygulama için kullanılan 3D arazi modelleri Blender GIS eklentisi ve 3D Studio Max programları ile oluşturulmuştur. Simülasyon uygulaması Unity 3D oyun motoru ile geliştirilmiştir. Geliştirilen simülasyon farklı arazi şartları ve farklı tip araçlar ile çalıştırılarak A* algoritması ve modifiye edilmiş algoritma yol bulma durumları gözlemlenmiştir. 

The use of different types of vehicles for terrain models with different slopes used in the simulation and group movement systems for more than one vehicle group have been studied. Grup halinde hareket eden araçlar için yol bulma algoritmasına ek olarak akın algoritması entegre edilmiştir. Bu çalışmaların doğrultusunda, gerçek zamanlı 3D arazi üzerinde yol bulma uygulaması için kullanılan bilgisayar ve mobil cihaz performansları karşılaştırılmıştır. Geliştirilen yapay zekâ tabanlı yol bulma simülasyonu gerçek taşıtlar için gerçek arazi modelleri üzerinde çalıştırılabilmektedir. Geliştirilen simülasyon, askeri operasyonlarda kullanılan araçlar ve arama kurtarma operasyonlarında kullanılabilecek nitelikte hazırlanmıştır. Geliştirilen yol bulma algoritması simülasyonunun farklı mobil cihazlarda performans testleri gerçekleştirilerek elde edilen sonuçlar ve performans artışı sunulmuştur.

Abstract:
In this thesis study; 3D terrain model reconstruction systems obtained from UAV photographs and satellite data were analyzed by examining the path-finding algorithms for land vehicles that can autonomously reach from one location to another on the terrain. Different pathfinding algorithms for land vehicles' pathfinding systems were compared and it was seen that the A* algorithm was the fastest and most efficient pathfinding algorithm. A modified pathfinding algorithm has been developed by adding new features to the A* algorithm in order to make the pathfinding process with the A* algorithm even more efficient on 3D terrain.

Within the scope of the study, a pathfinding application was developed with different types of vehicles moving in different terrain conditions. The 3D terrain models used for this application were created with the Blender GIS plugin and 3D Studio Max programs. The simulation application was developed with the Unity 3D game engine. The developed simulation was run with different terrain conditions and different types of vehicles, and the A* algorithm and modified algorithm pathfinding situations were observed.

The use of different types of vehicles for terrain models with different slopes used in the simulation and group movement systems for more than one vehicle group have been studied. For vehicles moving in groups, the raiding algorithm is integrated in addition to the pathfinding algorithm. In line with these studies, the performances of computers and mobile devices used for real-time 3D on-road pathfinding application were compared. The performance tests of the developed pathfinding algorithm simulation on different mobile devices are performed and the results and performance increase are presented.