Uçuş kısıtlı bölgelerde insansız hava araçları için rota optimizasyonu
Route optimization for unmanned aerial vehii̇cles in flight restricted areas
Yazar: SABINA AGHAZADA
Danışman: DOÇ. DR. BÜNYAMİN CİYLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
İnsansız hava araçlarının (İHA), özellikle de dronların gerek askeri gerekse sivil alanlarda 
her geçen gün daha da yaygın olarak kullanıldığı görülmektedir. İHA'ların görev planlaması 
söz konusu olduğunda ilk anlaşılan hareket-rota planlamasıdır. Bu çalışmada uçuş kısıtlı 
bölgelerde İHA'ların başlangıç noktasından bitiş noktasına uçuşu için en uygun rotanın 
belirlenmesi konusu araştırılmıştır. Uçuş kısıtlı bölgeler dikdörtgen veya daire ile 
değiştirilmiş ve problem, matematiksel olarak verilmiş doğru parçaları ile dikdörtgenin veya 
dairenin kesişimi ile tanımlanmıştır. Problemin çözümü için mevcut yaklaşımlardan farklı 
olarak dışbükey dörtgenin özelliklerine göre bir matematiksel model geliştirilmiş ve bu 
modeli kullanılarak optimuma yakın mesafeyi hesaplayabilen bir yazılım geliştirilmiştir. 
Bunun için Karınca Kolonisi Algoritması uygulanmıştır. Klasik Karınca Kolonisi 
Algoritmasından farklı olarak her bir karıncanın hücreye girişinin serbest veya yasak 
olduğunu belirten özel bir "tabulist" matrisi dahil edilmiştir. "Tabulist" matrisinin dahil 
edilmesi karıncanın bir sonraki hücreyi seçme olasılığı da dikkate alındığı için engellere 
girip girmediğini kontrol etmeye gerek kalmaz. İterasyon sonunun sağlanması için 
karıncaların olduğu hücre ile başlangıç ve son noktayı birleştiren kırık çizgiye kadar olan en 
kısa mesafenin tersi – "karıncanın hedefe ulaşma" parametresi dahil edilmiştir. Her iki 
algoritma için yazılım geliştirilmiş ve hesaplama deneyleri yapılmıştır. Yapılan hesaplama 
deneylerine göre birinci algoritma ile ikinci algoritma arasındaki fark 4 birim olmuştur. Bu 
fark engellerin geometrisine, boyutuna, hizasına ve sayısına bağlı olarak artabilir veya 
azalabilir

Abstract:
It is seen that Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), especially drones, are being used more 
and more every day in both military and civilian areas. Route planning is the first goal when 
it comes to the task planning of UAVs. In this study, it has been investigated determining 
the most suitable route for the flight of UAVs from the starting point to the endpoint in flight 
restricted areas. The restricted areas of flight are changed by rectangles or circles and the 
problem is defined by the intersection of the mathematically given line segments and 
rectangles or circles. For this problem, as distinct from the present condition, a mathematical 
model was developed according to the properties of the convex quadrilateral and by using 
this model a software has been developed that can calculate the optimum distance. For this, 
the Ant Colony Algorithm has been applied. Unlike the Classical Ant Colony Algorithm, a 
special "Tabulist" matrix has been included, indicating that each ant's entry into the cell is 
free or prohibited. The inclusion of the tabulist matrix also takes into account the possibility 
of the ant choosing the next cell, there is no need to check whether or not it is entering into 
obstacles to ensure the end of the iteration, "Ant's reaching the target" parameter was 
included by connecting the ants' cell to the start and the endpoint till the broken line to the 
inverse of the shortest distance. A software has been developed and calculation experiments 
have been done for both algorithms. According to the calculation experiments, the difference 
between the first algorithm and the second algorithm was 4 units. This difference may 
increase or decrease depending on the geometry, size, alignment and number of obstacles.