Afet sonrası iletişim için UAV tabanlı mobil baz istasyonlarında görev atama ve enerji optimizasyonuna yönelik bir planlama modeli
A planning model for task assignment and energy optimization in UAV -Based mobile base stations for post-disaster communication
- Tez No: 968002
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BETÜL ÇOBAN YELKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abdullah Gül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 52
Özet
Doğal afetlerin ardından haberleşme altyapısının sürdürülebilirliğini sağlamak hayati öneme sahiptir. Üzerlerinde baz istasyonu teknolojisi bulunan İnsansız Hava Araçları (İHA'lar), afet bölgelerinde bağlantıların kurulmasını mümkün kılmaktadır. İHA'ların hareket kabiliyetleri, kapsama yetenekleri ve havada uzun süre kalabilmeleri gibi avantajları bulunsa da; batarya ömrü, olumsuz hava koşulları ve değişken afet ortamları gibi faktörler bu sistemlerin sahadaki etkinliğini kısıtlamaktadır. Bu tez çalışması İHA tabanlı mobil baz istasyonlarının konumlandırılması ve enerji ikmali süreçlerinin optimizasyonunu hedefleyen bir Karma Tamsayılı Doğrusal Programlama (MILP) modeli önermektedir. Modelde nüfus yoğunluğu ve afet etki şiddeti dikkate alınarak talep değerleri dinamik biçimde belirlenmekte; batarya sınırlamaları ve şarj altyapısı gibi kısıtlar entegre edilmektedir. Altıgen grid temelli bir mekânsal yapı kullanılarak kentsel alanlarda kapsama performansı en üst düzeye çıkarılmaktadır. Model, GAMS ile uygulamaya alınmış ve vaka çalışması ile test edilmiştir. İHA sayıları, konuşlanma noktaları ve şarj istasyonu senaryoları kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, modelin enerji verimliliğini koruyarak yüksek kapsama sağlayan etkin konuşlanma planları oluşturabildiğini göstermektedir. Ayrıca, büyük ölçekli uygulamalarda modelin çözüm sürelerinin önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiştir. Bu durum, gerçek zamanlı kullanım için sezgisel ve meta-sezgisel algoritmaların entegrasyonunun gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, İHA'ların afet sonrası iletişimde etkin kullanılabilmesi için özgün bir optimizasyon yaklaşımı sunmakta ve teorik modelleme ile pratik konuşlanma stratejileri arasında köprü kurarak hem akademik literatüre hem de afet yönetimi uygulamalarına anlamlı bir katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Ensuring the sustainability of communications infrastructure following natural disasters is of vital importance. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), equipped with base station technologies, provide that enables connectivity in disaster zones. While UAVs offer key advantages such as mobility, coverage, and prolonged airtime, their effective use in real-world scenarios is often constrained by operational factors such as battery capacity, adverse weather conditions, and dynamic disaster environments. This study introduces a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model designed to optimize the positioning and energy replenishment of UAV-based bases. The model incorporates dynamic user demand based on population density and disaster impact severity, battery limitations, and charging logistics. A hexagonal grid-based spatial framework is employed to maximize coverage in complex urban landscapes. The model is implemented using GAMS and its performance is evaluated through a case study, using district-level demographic and risk data. Scenarios are used to test the proposed solution method by varying the number of UAVs, deployment sites, and available charging stations. The results demonstrate the model's capability to produce effective and energy-efficient UAV assignment plans that significantly improve post-disaster communication coverage. Furthermore, the findings reveal that although the model performs well under moderate-scale conditions, execution times increase considerably in large-scale scenarios. This limitation suggests the necessity of integrating heuristic and metaheuristic approaches in future work to enhance real-time responsiveness and scalability. Overall, this study contributes a novel optimization framework that bridges theoretical modeling and practical deployment strategies, reinforcing the critical role of UAVs as not only a technological solution but also a humanitarian asset in disaster response systems.
Benzer Tezler
- Resilient ultra dense networks under UAV coverage for disaster management
Afet yönetiminde İHA'lar ile dayanıklı ultra yoğun ağlar
ELİF BOZKAYA
Doktora
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- Unmanned aerial vehicles based 3D city modeling data collection, processing and analysis the case of Yavuz Sinan neighborhood
İnsansız hava araç tabanlı 3D şehir modellemesi veri toplama, işleme ve analizi Yavuz Sinan mahallesi örneği
ABDALRAHMAN ALASHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZHAN ERTEKİN
- Disaster rescue and management using wireless ad-hoc networks
Kablosuz ad-hoc ağları kullanılarak afet kurtarma ve yönetim
ABDULMOHSIN ALDGMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiBilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. YASA EKŞİOĞLU ÖZOK
- Afet kriz yönetimine coğrafi bilgi teknolojilerinin katkısı ve hayat kurtaran büfe önerisi
Geographical information technology contribution to disaster crisis management and life saving kiosk proposal
AYŞE GİZ GÜLNERMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖKSEL
- Optimizing drone deployment for reliable communication in disaster-stricken regions
Başlık çevirisi yok
MELİKE ÇAP
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN YANIKOĞLU