dc.description.abstract | İnsansız Hava Araçları (İHAlar) kullanım alanına göre sensörler, kameralar ve küresel konumlama sistemi (GPS) gibi birçok ekipmanla donatılabilen; otonom, uzaktan kontrol veya her ikisi olacak şekilde kumanda edilebilen hava araçlarıdır. Klasik hava araçlarının aksine mürettebat ihtiyacı duymayan ve güvenlik zaafı daha az olan İHAlar askeri, ticari ve hava durumu tahmini, orman yangını tespiti, trafik kontrolü ve arama kurtarma gibi birçok günlük sivil uygulamalarda geniş ve etkili bir şekilde kullanılabilir. Dünya tarihindeki en büyük göçmen hareketi 2016 yılında kaydedildi. Yaklaşık 65.6 milyon insanın işkence ve çatışmalar yüzünden yurtlarını terk ettiği bu yılda Suriye Savaşı 5.5 milyon göçmenle bu istatistiğe en çok katkı yapan olay oldu. Bu göçmenlerin önemli bir kısmı Akdeniz üzerinden taşıma kapasitesini aşmış ve güvenli olmayan botlarla Avrupa'ya kaçmak istediyse de bu denemelerin birçoğu botların batması ve göçmenlerin ölümüyle sonuçlandı. Afet yönetimi alanında birçok çalışma yapılmış olsa da, göçmenlik durumunun otoritlerce afet olarak tanımlamasına rağmen, bu konu hiçbir çalışmada afet olarak ele alınmamıştır.Bu çalışmada bizim amacımız önceden belirlenen ve homojen bir İHA filosu yardımıyla bu göçmen akışının görüntülenmesi problemini modellemek ve çözmektir. Problem dahilinde sadece bir kez ziyaret edilecek noktalar, açılması muhtemel batarya değiştirme istasyonları ve İHAların kalkış ve iniş yapacağı ana deponun konumları önceden belirlenmiş ve bu düğümler yönsüz çizge oluşturmaktadır. Problemimiz belli kısıtlar altında operasyon ve istasyon açma maliyetlerini en aza indiren İHA rotalarını ve hangi istasyonların açılacağını belirlemektir. Bu problem yöneylem araştırmaları literatüründe Lokasyon-Rotalama (L-R) problemi olarak bilinmektedir. Fakat bizim sunduğumuz model, İHAların teknik özelliklerinden dolayı klasik L-R modellerinden farklıdır. Çalışmamızın katkıları aşağıdaki gibidir. Öncelikle, İHAların görüntüleme problemi afet yönetiminin risk azaltma aşamasında tanımlanmıştır. Risk azaltma aşaması bir afet olmadan önce onun olma olasılığının ve/veya olması durumunda vereceği hasarın azaltılmasına yönelik adımlar atılan aşamadır. Bu amaca yönelik olarak kaçak göçmen akışının ve –bunun sonucu olarak- göçmen botlarının battığı rotayı kapsayacak şekilde noktalar atanmıştır. Bu noktalar sürekli olarak veya göçmen akışının en yoğun olduğu saatlerde İHAlar tarafından ziyaret edilerek göçmen akışının gözlenmesi ve oluşabilecek faciaların önlenmesi amaçlanmıştır. İkinci olarak İHAların düşük batarya/yakıt kapasitesi göz önünde bulundurulmuş ve görev dâhilinde bu bataryaların değişmesi veya yakıt ikmali yapılması durumu modele eklenmiştir. Bu bağlamda İHAların her bir uçuş durumu için harcadığı enerji hesaplanmış ve kalan harcanabilir kısıtları L-R modeline eklenerek literatüre kazandırılmıştır. Son olarak, ana depoda başlayıp ana depoda bitmeyen İHA hareketlerini içeren alt turlar, yeni alt tur eleme kısıtlarıyla elenmiştir. | |
dc.description.abstract | Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are aircrafts that are guided autonomously, by remote control, or both, and that are equipped with sensors, go-pro cameras, global positioning system (GPS), etc., depending on their purpose of use. Unencumbered by crew and the design-safety requirements of manned aircrafts, UAVs can be efficiently used in a wide range of military, commercial, and civil applications, where the last includes weather monitoring, forest fire detection, traffic control, and emergency search and rescue.The world has witnessed the biggest number of refugees on record at the end of 2016; an unprecedented 65.6 million people around the world were forced from home by conflict and persecution. Among them, the conflict in Syria was the world's biggest producer of refugees with about 5.5 million refugees. Many of these refugees tried to cross the Mediterranean Sea by overloaded and unsafe boats, and most of these trials ended in tragic ends with sunk boats and drowned people. There are lots of papers that have been written on different aspects of disaster management. None of these, however, have addressed the refugee problem, even though the International Federation of Red Cross and Red Crescent Societies (IFRC) have identified displaced populations as a disaster type. Our aim in this study is to model and solve a UAVs' surveillance problem. That is, we are given a set of target points that have to be visited once, a set of potential locations where stations to swap batteries or to refuel UAVs can be placed, and a main depot from which UAVs are initially launched and to where they eventually return. All these points form the node set of an undirected graph. We are also given a set of homogeneous UAVs. Now, our problem is to determine which of the potential stations to open and the routes of UAVs which minimize the total sum of operating costs of UAVs and opening costs of stations under several different sets of constraints. This problem type is known as the Location-Routing (L-R) problem in the OR/MS literature. However, due to the technical properties of UAVs, our mathematical formulation differs from the classic L-R formulation, as explained below. Our contributions to the literature can be explained as follows. Firstly, we propose the UAVs' surveillance problem as part of the risk mitigation phase of disaster management, where risk mitigation is defined by Federal Emergency Management Agency (FEMA) as the activities taken to prevent a disaster, reduce the chance of it happening, or reduce its damaging effects. We can achieve this by considering all target points to fill the danger area where many refugee boats have sunk so far. By surveying these points continuously, we aim at reducing the risk of boats passing through that area. Secondly, UAVs have very limited battery or fuel capacities. Hence, during their missions, their batteries have to be charged or swapped, or they have to be refueled. Therefore, different from the classic L-R formulation, we consider energy consumptions of UAVs in different flight statuses, and formulate the remaining consumable energies as part of our constraint sets. Moreover, in our problem, each subtour made by an UAV has to start and end at the main depot; hence, we formulate new subtour elimination constraints which eliminate all subtours that do not start and end at the main depot. | en_US |