Teknofest Sürü İHA (2020)

SÜRÜ İHA SİSTEMLERİ NEDİR ?
Günümüzde insansız hava araçları (İHA) tek başlarına oldukça geniş bir alanda operasyon hizmeti verebilmektedir. Ancak gerek ihtiyaç duyulan operasyon gereksinimlerinin zorluğu, gerekse donanımlı tek bir İHA sisteminin kaybı durumundaki maliyet kaybı nedeniyle, düşük maliyetli birden fazla İHA’yı aynı anda kullanma fikri oldukça cazip gelmektedir. Bundan dolayı, son zamanlarda sürü halinde hareket eden İHA sistemleri için algoritmalar geliştirilmeye başlanmıştır. Geliştirilen bu algoritmalar, ileri seviyede otonomi ve belirli oranda yapay zekâ içermektedir.

Sürü İHA sistemlerini, belirli bir işi/görevi gerçekleştirmek üzere iş birliği yapan çok sayıda İHA’dan oluşan sistemler olarak tanımlayabiliriz. Sürü halindeki İHA’ları birbiri ile aynı özelliklere sahip olması bakımından homojen ve heterojen olarak ayırabiliriz. Sürüdeki İHA’ların her biri birbiri ile aynı olursa homojen bir İHA sürüsünden, farklı olursa heterojen İHA sürüsünden bahsediyor olmaktayız. Teknofest sürü İHA yarışması kapsamında, bize verilen senaryo gereği, homojen bir İHA sürüsü söz konusudur ve tasarım çözümlerimiz homojen İHA’lar üzerine yoğunlaşacaktır.

Sürü İHA sistemlerinin kontrolü olarak literatürde ana iki yaklaşım bulunmaktadır; bunlar merkezi İHA kontrol algoritmaları ve merkezi olmayan İHA kontrol algoritmalarıdır Bize verilen senaryo gereği, merkezi olmayan bir kontrol mimarisi kullanılacaktır. Bu mimaride İHA sistemleri ana bir merkezden kontrol edilmez, her İHA, operasyon süresince kendi kararlarının kendi vermektedir.
Yani, İHA’ların birbirleriyle haberleşebilmeleri ve tam otonom olarak bireysel kararlarla hareket edebilmeleri gerekmektedir. Ayrıca herhangi bir İHA’nın kaybı durumunda, geriye kalan İHA’lar görevi icra edebilmelidir.

YARIŞMA KAPSAMINDAKİ SÜRÜ İHA SİSTEMİ
Homojen ve merkezi olmayan karar mekanizmasına sahip İHA’lardan oluşmaktadır. Bunun manası İHA sayısı ve senaryo farklılığından bağımsız olarak tüm İHA’larda aynı kod çalıştırılacaktır. Yani tüm yarışmaya hazırlanma süreci boyunca tek bir kod yazılacaktır. Bu kod yarışma günü komite tarafından Docker ile birçok İHA için çalıştırılmaktadır.

SİMÜLASYON ORTAMI VE YARIŞMA SENARYOSU
Simülasyon programı olarak Gazebo kullanılmaktadır. Simülasyondaki İHA’lar Atak helikopterlerin modelleridir. Simülasyonda yarışmacılara bir afet bölgesi modellenmiştir. Bu afet bölgesinde köyler ve şehirlerin kısımları bulunmaktadır. Senaryo gereği ilk başta Sürü sistem şehrin ve köylerin oldukça uzağındadır. Sürü, formasyon uçuşu yaptırılarak şehir merkezine ulaşır. Ardından afet bölgesindeki yaralı ve sağlıklı afetzedeleri bulma işlemi (tarama) başlar. Yeterli miktarda afetzede bulunduğunda İHA’lar tahliye ya da telekom hizmeti vermeye başlar.
Telekom hizmeti sağlıklı afetzedelere verilir. İHA’lar sağlıklı afetzedelerin üzerinde hepsine kapsama alanını ulaştırabilecek şekilde dolaşır.
Tahliye hizmeti yaralı afetzedeler verilir. İHA’lar yaralıların üzerine gidip belirli bir irtifaya alçalarak beklerler. Belirli bir sürenin dolması sonucunda yaralı alındı sayılı ve hastanenin üzerine gidilir, alçalır.. Yine belirli bir sürenin dolduğunda yaralı hastaneye bırakılmış sayılır ve puan alınır.

YARIŞMA ŞARTNAMESİ
https://www.teknofest.org/upload/7aaaf6a97728ad1b5c5df6669ffade3e.pdf

TEKNİK ŞARTNAME
https://www.teknofest.org/upload/badbca12cc06b1b5a83295bbf0673844.pdf

YARIŞMAYA AİT GÖRSELLER


YARIŞMA SAFHASI

               Ön tasarım raporu ve Kritik Tasarım raporu gibi teorik eleme aşamalarını sırasıyla katılımcılar arasında birinci ve ikinci olarak atlatarak 2020 Teknofest kapsamında Gaziantep’te finalde yarışmaya hak kazandık. 5 bin satırın üzerinde kaynak koduyla algoritmamızı verilen yarışma senaryosunda koşturduk. Yarışma ortamının beklediğimizin üstünde bir skalada olması ve gözden kaçmış bazı buglar sebebiyle yarışmanın ilk gününü sıkıntı yaşayarak sonuncu tamamlasak da aynı günün akşamı algoritmalarımızda yaptığımız basit birkaç değişiklikle ikinci gün önemli bir geri dönüşe imza attık ve totalde yarışmayı üçüncü olarak tamamlamış olduk.

Takımımız:

Yusuf İslam Hamamcı

Görüntü İşleme Sorumlusu

Mehmet Recep Aşkar

Uçuş Kontrol Sistemleri

Emrullah Çelik

Görüntü İşleme

Melih Gazi Ülker

Görüntü İşleme

Mehmet Emir Arslan

Görüntü İşleme

Mehmet Şansal

Proje Koordinatörü

Ramazan Yaz

Otopilot