Yapay arı kolonisi yöntemi ile insansız hava araçları için yol planlama

Abstract

İnsansız Hava Aracı (İHA), otonom veya uzaktan kontrol olmak üzere iki farklı kullanım şekli olan pilotsuz hava araçlarıdır. Uzun yıllar istihbarat, keşif, gözetleme gibi askeri alanlarda kullanılan İHA'lar son yıllarda uzaktan algılama, veri toplama, arama-kurtarma, yangın söndürme, tarım uygulamaları, görüntüleme ve taşımacılık gibi sivil alanlarda da kendine uygulama alanı bulmuştur. İHA'ların bahsedilen bu görevleri otonom olarak yerine getirebilmeleri için pek çok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmalardan önemli bir tanesi de rota planlamadır.İHA için rota planlama, başlangıç noktasından verilen hedef noktaya kadar engellerden ve tehlikeli bölgelerden sakınarak güvenli bir rotanın bulunmasıdır. İHA'ların rota planlama problemine çözüm bulmak için pek çok yöntem kullanılmaktadır. Bu çözüm yöntemlerinde geleneksel algoritmaların yanı sıra sezgisel algoritmalar da kullanılmaktadır. Sezgisel algoritmaların kullanılmasındaki en önemli nedenlerden bir tanesi, kısa zamanda iyi sonuçların elde edilmesidir. Geleneksel algoritmaların genellikle hesaplama maliyetleri yüksektir.Bu çalışmada rota planlama için Yapay Arı Kolonisi (YAK) algoritması kullanılmıştır. Rota planlama işlemi en kısa yolun bulunması olarak düşünüldüğünde aynı zamanda bir optimizasyon problemi olarak ta ele alınabilmektedir. YAK algoritması son yıllarda optimizasyon problemlerinde yaygın bir şekilde kullanılan sezgisel algoritmalardan bir tanesidir. Çalışmada, YAK algoritmasının benzetim uygulamalarını gerçekleştirmek amacı ile C# programlama dili kullanılarak kullanıcı etkileşimli bir arayüz tasarlanmıştır. Geliştirilen kullanıcı arayüzü üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada; rotanın başlangıç ve bitiş konumları girilerek harita üzerinde tespit edilmekte, ikinci aşamada; enlem-boylam bilgileri harita üzerinde fare yardımıyla veya el ile girilerek sanal engeller oluşturulmakta, üçüncü aşamada; İHA ve YAK için gerekli parametre ayarları yapılmaktadır. Uygulamada Google çevrimiçi harita kullanılmış ve rota için gerekli olan koordinat ve yükseklik bilgileri bu harita ile sağlanmıştır. Rota planlaması için yapılan deneysel çalışmalar, YAK algoritmasının uygun rotalar bulmada başarılı sonuçlar verdiğini göstermektedir.

Unmanned Air Vehicle (UAV) is a non-pilot air vehicle which has two different modes of use, autonomous or remote control. UAVs that have been used for many years in military fields such as intelligence, reconnaissance and surveillance, have been also begun to applied to civilian fields such as remote sensing, data collection, search and rescue, fire fighting, agricultural applications, imaging and transportation recently. Much work has been doing to ensure that UAVs can autonomously to perform these tasks. An important one of these studies is planning of the route.A route planning for UAV is to find a feasible route from the starting point to the target point avoiding obstacles and dangerous areas. Many methods are used in order to solve route planning of UAVs. In addition to traditional algorithms, heuristic algorithms are also used to solve these problems. One of the most important reasons for using heuristic algorithms is to get good results in a short time. Traditional algorithms usually have high computational costs.In this study, Artificial Bee Colony (ABC) algorithm is used for route planning. Route planning could be defined as an optimization problem when it has considered to find shortest route. The ABC algorithm is one of the heuristic algorithms widely used in optimization problems in recent years. In the study, an interactive user interface is designed using C# programming language to implement the simulation of the ABC algorithm. At the first phase, the starting and ending points of route have been determined on map;at the second phase imaginary barriers have made by inputting latitude and longitude coordinates with using mouse on map or keyboard. At third phase some parameters have adjusted. In practice, the Google online map has been used and the coordinates and altitude information required for the route have been provided with this map. Experimental studies for route planning show that the ABC algorithm provides successful results in finding suitable routes.