Dynamic task allocation and path planning for multi-aircraft missions
Çok uçaklı görevler için dinamik görev tahsisi ve rota planlaması
- Tez No: 866418
- Danışmanlar: PROF. DR. SUAT ÖZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Askeri uçaklar hava-hava ve hava-yer başta olmak üzere geniş yelpazede birçok görevi icra edebilen gelişmiş uçaklardır. Havalanmadan önce yer ekipleri tarafından bir görev planı hazırlanır ve pilotlardan uçuş sırasında bu planda yer alan rotayı takip etmeleri beklenir. Görev planına bağlılık, özellikle savaş uçakları için, görevin başarısı ve pilotların güvenliği ve sağlığı açısından kritiktir. Ancak, uçuş sırasında bilinmeyen tehditler ve dinamik çevresel değişiklikler nedeniyle daha önce planlanmış rotayı takip etmek her zaman mümkün olmayabilir. Özellikle birden fazla uçağın yer alacağı görevlerde her bir uçak için yeni plan hazırlamak gerekir. Böyle bir durumda görevi komuta eden lider pilotun diğer pilotlara görev ataması ve buna göre her uçağın rotasının güncellenmesi beklenir. Bu tez kapsamında bu probleme odaklanarak daha önce hazırlanmış görev planının geçersiz olduğu durumlarda kullanılmak üzere dinamik görev atama ve rota planlama çalışması yapılmıştır Hem tek uçaklı hem de çok uçaklı görevlerin zorluklarıyla başa çıkmak için Narrowed-BiRRT adlı yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir. Bu yöntem, dinamik görev tahsisi için matris tabanlı bir hedef atama işlemi yapıldıktan sonra uçaklar için rota planlamanın adımlarını içermektedir. Elde edilen rotalar daha sonra yükseklik optimizasyon algoritması ile optimize edilerek ani yükseklik değişiklikleri engellenmiştir. Bu da geliştirdiğimiz yöntem ile elde edilen rotaların gerçek uçaklar tarafından takip edilebilirliğini arttırmıştır. Geliştirilen yöntemler, tek uçaklı görevlerle başlayarak tehdit seviyeleri artacak şekilde çok uçaklı senaryolarda test edilmiştir. Algoritma, tüm test senaryolarında \%100 yakınsama oranı göstererek çözüm bulunan her ortamda rota üretebildiğini göstermiştir. İki uçaklı ve üç tehditli gerçek bir senaryoda yöntemimiz test edilmiş ve her iki uçak için de toplam 1.4 saniyede uzunluğu 10 km'yi bulan RRT, RRT* ve RRT-Connect algoritmalarına göre daha optimal bir rota ürettiği görülmüştür. Sonuç olarak, bu tezde geliştirilen yöntemler, tutarlı bir şekilde optimal, çevresel etkenlere karşı duyarlı, tehditlerden etkilenmeyecek ve farklı sistemlere uyarlanabilir rotalar üretmektedir. Sunulan metodoloji, tek ve çoklu uçaklı görevlerde pratik çözümler sunarak askeri ve potansiyel olarak sivil uygulamalarda otonom uçuş sistemlerde kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Military aircraft are advanced vehicles capable of performing various missions, primarily in air-to-air and air-to-ground scenarios. Before takeoff, a mission plan is prepared by ground crews, and pilots are expected to follow the planned route during flight. Adherence to the mission plan is critical, especially for combat aircraft, for the mission's success and the pilots' safety and health. However, due to unknown threats and dynamic environmental changes during flight, it may only sometimes be possible to follow the pre-planned route. Especially in missions involving multiple aircraft, a new plan must be prepared for each aircraft. In such situations, the leader pilot in charge of the mission is expected to assign tasks to other pilots and update the route for each aircraft accordingly. This thesis focuses on this problem and presents a study on dynamic task assignment and route planning to be used when the pre-prepared mission plan becomes invalid. To tackle the challenges posed by both single and multiple aircraft missions, we have developed a new approach called Narrowed-BiRRT. This method involves a matrix-based target assignment process for dynamic task allocation, followed by steps for route planning for the aircraft. The obtained routes are then optimized using a height optimization algorithm to prevent sudden altitude changes. This enhances the traceability of the routes generated by our developed method, making them more likely to be followed by real aircraft. We tested the developed methods in scenarios, beginning with single-aircraft missions and progressively escalating threat levels in multi-aircraft situations. The algorithm showcased a 100\% convergence rate in all test scenarios, highlighting its capability to generate routes in any environment where a solution was identified. Our method was tested in a real scenario involving two aircraft and three threats, producing an optimal route of up to 10 km for each aircraft in a total of 1.4 seconds according to RRT, RRT* and RRT-Connect. As a result, the methods developed in this thesis consistently produce optimal, environmentally responsive, threat-resistant, and adaptable routes tailored to different systems. The presented methodology offers practical solutions for single and multiple aircraft missions, making it applicable in autonomous flight systems for military and potentially civilian applications.
Benzer Tezler
- Path and task planning for multiple mobile robots in smart warehouse
Akıllı depoda çoklu robotlar için yol ve görev planlama
ALİ BOLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER KORÇAK
- Liderlik etkinliğinin ölçümü için bir model önerisi
Başlık çevirisi yok
ZEYNEP DİDEM DEMİRÖZLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN VEHBİ KOÇ
- Integrating path planning and image processing with UAVs for disease detection and yield estimation in indoor agriculture
Kapalı alan tarımda hastalık tespiti ve verim tahmini için rota planlama ve görüntü işlemenin İHA'larla entegre edilmesi
ONAT ERDOĞMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- FDDI tabanlı bir ağ sistemi için etkin bir gerçek zamanlı iletişim yapısının tasarımı
Design of an efficient real time communication structure for an fddi based network system
FEZA BUZLUCA
Doktora
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE HARMANCI
- Bağ dağıtılmış dosya sistemi
Başlık çevirisi yok
GÜRHAN MENDERES
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. B. TEVFİK AKGÜN