En Kapsamlı Tarama Alanı İçin Radar Yerleştirme Problemi

Abstract

Hava sahası gözlemi, ülkelerin hava sahası güvenliği ve kontrolü için önemli bir konudur. Kullanılan radarların sayısı ve kapsama oranı ise bu durumda dikkat edilen konulardan başlıcalarıdır. Belirli bir bölgede en az sayıda radar ile en yüksek kapsama oranını sağlamak, hem bölgedeki güvenliği ve hava sahası emniyetini etkili bir şekilde sağlayabilmek, hem de bunu en düşük maliyet ile gerçekleştirmek bu tezin ana konusudur. Radar yerleşimleri yapılırken belirli yöntemlere dayanılarak yapılması, verimliliği arttırarak daha kontrollü bir şekilde kurulumların yapılmasını sağlayabilmektedir, bunun için istenilen bölgede en etkin kapsama oranı için radarların nerelere yerleştirilebileceğinin önceden bulunup öyle kurulması önemli bir konu olmaktadır. Bu tez kapsamında radarların nerelere yerleştirilecekleri ve bu yerleşimler ile bölgenin ne kadarının kapsanabileceği, çok amaçlı bir optimizasyon problemi olarak ele alınmış ve bu yönde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar kapsamında DTED-1 harita yükseklik verileri kullanılarak radarların yerleştirileceği alan oluşturulmuş ve bu alana çok amaçlı metasezgisel algoritmalar kullanılarak radar yerleşimleri gerçekleştirilmiştir. Kullanılan algoritmalar arasında NSGA-II algoritması bu çalışmada en iyi sonuçları veren algoritma olarak gözlemlenmiştir ve bu algoritmanın radar yerleştirme ihtimalinin hücre yüksekliklerine bağlanmasıyla en yüksek kapsama oranları elde edilmiştir. Az sayıda radarla %98’in üzerinde kapsama oranları elde edilebilmiştir ve radar sayısı arttıkça bu oran %99’ları geçmiştir.

Airspace surveillance is an important issue for countries' airspace security and control. The number of radars used and the coverage rate are the main issues to be considered in this case. The main subject of this thesis is to provide the highest coverage rate with the least number of radars in a certain region, to provide the security and airspace security in the region effectively, and to do this with the lowest cost. Making radar placements based on certain methods can increase efficiency and enable more controlled installations. For this, it is an important issue to find where the radars can be placed in advance for the most effective coverage rate in the desired region and set up. Within the scope of this thesis, where the radars will be placed and how much of the region can be covered by these settlements are considered as a multi-objective optimization problem and studies have been carried out in this direction. Within the scope of the studies, the area where the radars will be placed was created using the DTED-1 map height data, and radar placements were carried out using multi-objective metaheuristic algorithms in this area. Among the algorithms used, the NSGA-II algorithm was observed as the algorithm that gave the best results and the highest coverage ratios has been obtained by making radar placement probabilities dependent on cell heights. With a small number of radars, coverage rates above 98% could be achieved, and as the number of radars increased, this rate has exceeded 99%.