İnsansız hava araçları için minimum gecikme koşulu altında optimum yol atama yöntemleri

Günümüzde bilgiye erişim oldukça önemli bir ihtiyaçtır. Kablosuz haberleşme sistemlerinin çeşitli uygulamaları bu ihtiyacı karşılayabilmektedir. Son zamanlarda akademideki ve sanayideki çalışmalarda önemli yeri olan İnsansız Hava Araçları (İHA), insanların hayatlarını birçok alanda kolaylaştırdığı gibi kablosuz haberleşme alanında da çeşitli uygulamalar ile bilgiye erişimi kolaylaştırmaktadır. Bu tez kapsamında, bilgiye erişimin zaman açısından kritik uygulamalar için sensör ağlarında İHA destekli bir sistem ile yapılması incelenmiştir. İHA ile veri toplama, birçok pratik uygulamaya sahip yeni bir teknolojidir. İHA'nın topladığı verinin olabildiğince hızlı bir şekilde kullanılacağı veri merkezine getirilmesi gerekmektedir. Yapılan akademik çalışmalarda İHA'nın topladığı veriyi veri merkezine getirmesindeki gecikme, problemlere bilgi yaşı (Age of Information, AoI) parametresi ile amaç veya kısıt olarak girmektedir. Bu çalışmada bilgi yaşı, hem haberleşme süresinin hem de uçuş süresinin etki ettiği bir performans metriği olarak kullanılmaktadır. Literatürde çok fazla bulunan İHA'nın sensörleri teker teker gezip veri toplama işlemini gerçekleştirmesi fikri yerine, bu çalışmada sensörler gruplar halinde ele alınmıştır. Gruplandırma fikrinin performansa etkisini görmek için bu çalışmada ikili sensör grupları üzerinde çalışılmıştır. Veri merkezinden yola çıkan İHA, gruplardaki sensörler arasında oluşan doğru parçaları üzerinde bir noktada havada durarak çoklu erişim kanalı ile veri toplayıp ardından veri merkezine geri dönmeyi amaçlamaktadır. İkili sensör gruplarının oluşması ile İHA, her sensörü ayrı ayrı ziyaret etmeyeceğinden gideceği yörüngede daha kısa yol izleyebilecek ve çoklu erişim kanalı haberleşmesiyle daha kısa haberleşme sürelerine ulaşabilecektir. Sensörlerde biriken en yüksek bilgi yaşı parametresini en aza indirmek için iki yörünge tasarım algoritması önerilmiştir. Her iki algoritmada da İHA, çoklu erişim kanalı aracılığıyla her gruptaki sensörlerle iletişim kurar. İlk algoritmada İHA, doğru parçası üzerinde haberleşme süresi optimal noktada havada durur ve veri toplama işlemini gerçekleştirir. İkinci algoritmada, yol uzunluğu optimal noktalarda havada durarak veri toplamaktadır. Algoritmalar, zaman paylaşımlı haberleşme senaryolarıyla ve tüm sensörlerin ayrı ayrı ziyaret edildiği durumla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, sensörler birbirinden çok uzak olmadığında ve paket uzunlukları uzun olduğunda çoklu erişim haberleşmesine göre yörünge tasarımının optimal olduğunu, paket uzunlukları kısa olduğunda yol uzunluğu optimal yörüngesinin daha iyi olduğunu ortaya koymaktadır.