Geri Dön

Strategıc operatıons research for the mıssıons of unmanned aerıal vehıcles

İnsansız hava araçları operasyonları için stratejik harekat araştırması

  1. Tez No: 952608
  2. Yazar: MURAT ATALAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT CANER TESTİK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 106

Özet

İnsansız hava araçları (İHA'lar), modern harp sahasının en kritik unsurlarından biri haline gelmiş, tartışma konusu olan çevrelerde keşif görevlerinden hassas vuruş kabiliyetine sahip otonom sistemlere dönüşmüştür. İHA görevleri karmaşıklaştıkça—koordinasyon, tehditten kaçınma ve gerçek zamanlı uyarlanabilirlik gereksinimleri arttıkça—geleneksel planlama araçları operasyonel ihtiyaçlara cevap veremez hale gelmiştir. Bu tez, radar tehditleri, mühimmat uyumluluğu, faydalı yük sınırlamaları ve dinamik kaynak tahsisi gibi kısıtlar altında, tekli ve çoklu İHA görev planlamasını ele alan, kesin optimizasyon ile sezgisel yöntemleri birleştiren bütünleşik bir çözüm çerçevesi sunmaktadır. Çalışma, ilk olarak tekli İHA görev planlaması için karma tamsayılı programlama (KTP) modeli geliştirmekte ve rota seçimleri ile radar tehditlerinden kaçınmayı, homojen olmayan Poisson süreci temelli yenilikçi bir stokastik risk modeliyle bütünleştirmektedir. Bu yapı, çoklu İHA'ların ortak görev planlamasını sağlayan bir filo düzeyi KTP modeline genişletilmiştir. Ölçeklenebilirlik ve yanıt verme kabiliyetini artırmak amacıyla, biri özel kümeleme algoritmasına (Clustered), diğeri ise k-Means tabanlı yaklaşıma dayanan iki farklı sezgisel yöntem önerilmiş ve her bir küme için bağımsız KTP modelleri çözülmüştür. Farklı görev senaryoları üzerinde yapılan kapsamlı sayısal deneyler ile çözüm kalitesi, çözüm süresi ve operasyonel uygulanabilirlik açısından yöntemlerin karşılaştırmalı analizleri yapılmıştır. Sonuçlar, filo temelli KTP modelinin küçük ve orta ölçekli problemler için en yüksek çözüm kalitesini sunduğunu; ancak zaman kısıtlı senaryolarda Clustered ve KMeans yöntemlerinin güçlü ve ölçeklenebilir alternatifler olarak öne çıktığını göstermektedir. Tez, düşman tehdidi altındaki görev ortamlarında karar desteği sağlamak üzere geliştirilen, uçtan uca bir modelleme ve simülasyon yaklaşımıyla literatüre katkı sağlamaktadır.

Özet (Çeviri)

Unmanned aerial vehicles (UAVs) have emerged as pivotal assets in modern warfare, transforming from surveillance platforms into autonomous systems capable of precision strikes in highly contested environments. As UAV missions grow in complexity—demanding coordination, threat mitigation, and real-time adaptability—traditional planning tools fall short of operational requirements. This thesis presents a unified framework combining exact optimization and heuristic methods to address the mission planning problem for single and multiple UAVs under constraints such as radar threat exposure, ammo compatibility, payload limitations, and dynamic resource allocation. The study first formulates a Mixed Integer Programming (MIP) model for single-UAV mission planning, integrating path decisions, engagement feasibility, and radar avoidance using a novel stochastic risk model based on a non-homogeneous Poisson process. This formulation is extended into a fleet-level MIP (Fleet), solving the routing and engagement problem across multiple UAVs simultaneously. To address scalability and responsiveness, two decomposition-based heuristic approaches are proposed: a custom-made clustering strategy (Clustered) and a standard k-Means based method, each followed by independent MIP solving. Through extensive computational experiments across hundreds of simulated scenarios, we evaluate solution quality, solver performance, runtime, and operational feasibility under varying resource constraints. Results show that while the Fleet-based MIP yields optimal plans under small to moderate problem sizes, the Clustered and KMeans methods provide scalable alternatives with strong performance in time-critical settings. The thesis contributes to the literature by proposing an end-to-end modelling and simulation approach to support decision-making for strategic UAV operations in hostile and dynamic environments.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    737181

    Güneş enerjisiyle desteklenen insansız hava aracı tasarım ve üretimi

    Solar powered UAV design and production

    FATİH BAYKAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN

  2. Tez No

    886884

    Missile evasion maneuver generation with model-free deep reinforcement learning

    Modelden bağımsız derin pekiştirmeli öğrenme ile füzeden kaçınma manevraları

    MUHAMMED MURAT ÖZBEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMRE KOYUNCU

  3. Tez No

    887200

    İnsansız deniz araçları (İDA) geliştirilmesinde model tabanlı sistem mühendisliği (MTSM) ile gereksinim yönetimi ve örnek olay incelemesi

    Requirements management with model-based systems engineering (MBSE) in the development of unmanned surface vessels (USV) and case study

    EYÜP AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. İSMAİL ÇİÇEK

  4. Tez No

    397131

    Çoklu insansız hava araçları arası altyapısız ağlar için yeni bir konum bilgisi paylaşımlı ve yönlü ortam erişim kontrol protokolü

    A novel location oriented directional medium access control protocol for ad hod unmanned air vehicle networks

    ŞAMİL TEMEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHava Harp Okulu Komutanlığı

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKER BEKMEZCİ

  5. Tez No

    953785

    Çift sistem dikey kalkış ve iniş iha'larda kontrol yüzeyi arıza yönetimi

    Control surface failure management in dual-system vtol uavs

    BİLAL BADUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN

Geri Dön