Unmanned air vehicle routing with multiple objectives

İnsansız Hava Araçları (İHA), içinde insan pilot olmadan çalışan özel uçak türleridir. Bu tezde, çok amaçlı İHA rota planlaması üç farklı problem çalışılarak ele alınmaktadır. İlk çalışmada, radarlar tarafından izlenen bir düşman bölgesinde bulunan tüm hedefleri ziyaret etmekle görevlendirilen bir İHA'nın iki amaçlı rota planlama problemi ele alınmıştır. Problemin amacı toplam uçuş süresini ve tespit edilme riskini en aza indirecek şekilde hedeflerin ziyaret sıralarına ve ardışık hedefler arasında kullanılan güzergahlara karar vermektir. İHA'nın hareket ettiği arazi, hedefler arasında sonsuz sayıda bağlantı seçeneğine izin veren sürekli uzay olarak kabul edilmektedir. Problemin çözümü için, herhangi birçok amaçlı optimizasyon problemi için de kullanılabilecek genel bir tercih tabanlı çok amaçlı evrimsel algoritma geliştirmekte ve bunu İHA rota planlama problemine uyarlamaktayız. İkinci çalışmada, hedef bölgelerden bilgi toplamayı maksimize etme ek bir amaç fonksiyonu olarak göz önünde bulundurulmakta ve ilk çalışmadaki problem genişletilmektedir. Problemin çözümü için ilk çalışmada geliştirilen evrimsel algoritma problemin özelliklerine göre uyarlanmaktadır. Her iki çalışmada da sonuçlar, geliştirilen algoritmanın Pareto-optimal yüzeyin tercih edilen bölgelerine yakınsayabildiğini, tüm Pareto-optimal yüzeyin yapısı ve konumu hakkında genel bir fikir sağladığını ve tercihlerdeki değişikliklere hızlı bir şekilde uyum sağlayabildiğini göstermektedir. Üçüncü çalışmada, İHA rota planlama problemi, zamana bağlı ödülleri olan çok amaçlı, çok bağlantılı bir oryantiring problemi olarak ele alınmıştır. Bu problem için bir rota planı, hangi hedeflerin ziyaret edileceğine, seçilen hedeflere ziyaret sırasına ve ardışık olarak ziyaret edilen hedefler arasında izlenecek güzergahlara ilişkin kararları içerir. Amaçlar, toplam uçuş süresini ve radar algılama tehdidini en aza indirirken, operasyon alanından toplanan bilgiyi en üst düzeye çıkarmaktır. Bu problem ele alınırken, hedefler arasındaki sonsuz sayıda bağlantı seçeneğini temsil edecek bir bağlantı seti ile İHA'nın sürekli hareket alanı ayrıklaştırılmaktadır. Çözüm için ilk olarak bir karma tam sayılı programlama modeli formüle edilmekte ve ardından modelin hesaplama gereksinimlerini azaltmak için bir hibrit algoritma geliştirilmektedir. Hibrit algoritma, optimal çözüme yaklaşan bir sezgisel rota arama algoritmasından ve optimal amaç fonksiyonu değeri için bazı sınırlar bulan ve hesaplama gereksinimleri açısından daha yönetilebilir bir MIP modelinden oluşmaktadır. Sonuçlar, geliştirilen algoritmanın kesin modelin hesaplama gereksinimlerini azalttığını göstermektedir. Geliştirilen çözüm yöntemleri ABD'nin Colorado eyaletindeki bir olay incelemesi ile örnek olarak gösterilmektedir.