Pandemi sürecinde insansız hava araçları ile keşif/gözetleme ve medikal ürün dağıtımı için rotalama uygulamaları

Abstract

Teknolojideki hızlı gelişmeler ile birlikte İnsansız Hava Araçlarının (İHA) kullanımı birçok sektörde yaygınlaşmış durumdadır. Özellikle otonomi seviyesinin yükselmesi ile birlikte kullanım kolaylığı sağlanmıştır ve herkes tarafından kullanılabilir hale gelmiştir. Bütün bunlarla birlikte afet sonrası durumlar, ilaç dağıtımı gibi toplum yararına olan uygulamalarda da İHA'ların kullanıldığı uygulamalar bulunmaktadır.Otonomi seviyesi yüksek bir İHA sistemi için ilk aşamalardan biri olan İHA'ların rotalaması bu çalışmada ele alınmıştır. Birden fazla İHA'nın rotalama problemi iki farklı uygulamada iki farklı şekilde çözülmüştür. Bu çözümlerden ilki küme örtüleme problemi ile İHA'ların gitmesi beklenen bölgelerin kümelenmesi ve bu kümeler içerisinde her bir İHA için Gezgin Satıcı Problemi modeli ile optimal rotanın bulunmasıdır. Diğer çözüm ise sezgisel yöntemlerden olan Clarke ve Wrigth tasarruf algoritmasını çalıştıran Araç Rotalama Problemi ile İHA'lara ilişkin rotaların belirlenmesidir.Yukarıda açıklanan problemler güncel pandemi koşulları da göz önünde bulundurularak toplum yararına örnek uygulamalarda birden fazla İHA'nın rotalaması problemi üzerine çalışılmıştır. İlk uygulamada bir şehir merkezi yönetilebilir parsellere ayrılmıştır, bu parseller içerisinde potansiyel kalabalık bölgeler belirlenmiştir ve bu bölgelerde İHA'lar ile gözetleme görevinin gerçekleştirilmesi için İHA'ların rotasının belirlenmesi üzerine çalışılmıştır. Diğer uygulamada ise Covid hastalarına dağıtılmak üzere ilaçların şehir hastanelerinden İHA'lar ile muhtarlıklara sevk edilmesi üzerine çalışılmıştır.İlk uygulama Avrupa'nın kalabalık ve turistik şehirlerinden biri olan Munih'te gerçekleştirilmiştir. Munih şehir merkezinde belirlenen toplam 10 km2'lik bir alan 64 parsele bölünmüştür ve bu alan için çözüm geliştirilmiştir. İkinci uygulama ise Ankara'nın Çankaya İlçesi'nde uygulanmıştır. Ankara Bilkent Şehir Hastanesi'nden 117 mahalle muhtarlığına İHA'lar ile ilaçların taşınması üzerine çözüm geliştirilmiştir.

Unmanned Aerial Vehicles usage is increased on many areas thanks to fast developments on technology. Especially ease of use has been provided by increasing autonomy level so, UAV become utilizable by everybody. After all, many UAV based application seen on humanitarian applications such as disaster management and medical transportation.UAV routing problem is discussed on this thesis report as the first step of a high level autonomous UAV system. Routing problem of more than one UAVs has been solved on two different scenarios with two different solution methods. First of these solutions is that grouping expected visiting points with Set Covering Problem Method and define optimal route for each of UAV in those groups with Travelling Salesman Problem Method. The second one is that determining routes for each UAV with Vehicle Routing Problem Method.Considering the problems described above and the current pandemic conditions, the routing problem of more than one UAV has been studied in sample applications for the benefit of society. In the first application, a city center was divided into manageable parcels, potential crowded areas were determined within these parcels, and it was studied on determining the route of the UAVs to perform the surveillance mission with UAVs in these areas. In the other application, it has been studied on the delivery of medicals from city hospitals to neighborhood centers by UAVs.The first applications has been studied in Munich as one of the most crowded and touristic city of Europe. The 10 km2 determined area in Munich city center is divided into 64 parcels and solution is developed for this area. The second application is applied on Çankaya District of Ankara. The solutions is developed in order to transport medicals from Ankara Bilkent City Center to 117 neighborhood centers.