Artificial intelligence based dynamic mission planning with probabilistic roadmaps and voronoi diagrams using predictive launch acceptability region approach

Bu tezde, uçakların karar destek sistemlerini güçlendirmek için fırsat hedeflerine yönelik Kestirimci Fırlatmaya Uygunluk Bölgesi kullanılarak Olasılıksal Yol Haritaları ve Voronoi diyagramları ile tasarlanan hava-yer dinamik görev planlama stratejileri önerilmiştir. Hava-yer görevleri, görev başlamadan önce yer destek sistemlerinde planlanır ve uçağa yüklenir. Dolayısıyla, hava-yer görevi boyunca takip edilmesi gereken yaklaşma noktaları çeşitli tehditlere ve coğrafi yerşekillerine göre planlanır. Fakat, fırsat hedefleri bazen uçağın güvenliğini tehdit eder, çünkü aniden ortaya çıkan hedefler için pilotlar daha önceden planlanmış olan yaklaşma noktalarından sapmak zorunda kalmaktadır. Öncelikle, savaş alanındaki tehditler elipsoidler şeklinde ve coğrafi yerşekilleri geoTIFF'ler kullanılarak modellenmiştir. Daha sonra, Kestirimci Fırlatmaya Uygunluk Bölgesi sorguları modellenmiş ve hedef yaklaşma noktası belirlemek için bir strateji geliştirilmiştir. Sonra, uçağın başlangıç ve hedef durumlarını bağlayan bir çizge oluşturmak amacıyla; önerilen birinci metotta güvenli alanda Dubins mesafesi ile Olasılıksal Yol Haritası kullanılarak yol haritaları, ikinci metotta ise tehditler merkez alınarak Voronoi diyagramları oluşturulmuştur. İki yöntemde de, başlangıç durumundan hedef durumuna olan en kısa güzergah Dijkstra'nın en kısa yol algoritmasıyla bulunmuştur ve Dijkstra'nın en kısa yol algoritmasının çıktısının optimizasyona ihtiyaç duyduğu değerlendirilmiştir. Bu yüzden, Voronoi diyagramı baz alınarak geliştirilen yöntem için özgün bir yörünge optimizasyonu stratejisi geliştirilmiştir. Daha sonra optimize edilen güzergahın bürümü Hilbert dönüşümü kullanılan bir yöntemle bulunmuş ve elde edilen bürüm coğrafi yerşekillerinden kaçınmak amacıyla kullanılmıştır. Son olarak önerilen metotlar; yakınsaklık oranı, ortalama güzergah uzunluğu ve işletim süresi yönlerinden analiz edilmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Olasılıksal Yol Haritası tabanlı metotta minimum güzergah uzunluğu 6882.8 m olarak, minimum işletim süresi 62 s olarak, ve örnek sayısı 6000'den ve iki örnek arasında izin verilen en büyük Dubins yörüngesi uzunluğu 450 m'den büyük olduğunda yakınsaklık oranı %94 ile %100 arasında gözlemlenmiştir. Voronoi diyagramı tabanlı metot için ise, ortalama güzergah uzunluğu, ortalama işletim süresi ve yakınsaklık oranı sırasıyla 7192.6 m, 0.60 s ve %100 olarak gözlemlenmiştir. Sonuçlar, dinamik görev planlamanın fırsat hedefleri için tahminlenen hedef yaklaşma noktası ile en uyguna yakın bir güzergah, kabul edilebilir bir işletim süresi ve tam yakınsaklık oranıyla gerçekleştirilebilirliğini göstermektedir.