Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. Baskýdaki Makaleler: PAJES-09552 | DOI: 10.5505/pajes.2025.09552

Belirsiz ve dinamik kýsýtlar altýnda sürü ÝHA formasyon kontrol probleminin optimizasyonu için yeni bir çözüm yaklaþýmý: Crazyfly 2.0 uygulamasý

Ukbe Üsame Uçar, Burak Tanyeri
Fýrat Üniversitesi, Sivil Havacýlýk Yüksekokulu, Uçak Bakým ve Onarým Bölümü

Bu makalede, Homojen, Zaman Pencereli, Merkezi Kontrol Mimarili, Belirsiz, Dinamik Yapýlý ve Lidersiz (HTUDL-S-ÝHA) Sürü ÝHA Formasyon Kontrol Problemi elde edilmiþtir. Problemin çözümü için tavlama benzetim algoritmasýna dayalý jenerik ve dinamik özelliklere sahip yeni bir çözüm algoritmasý geliþtirilmiþtir. Formasyon kontrol mimarisi 5 katman olarak belirlenmiþ ve formasyonlarýn oluþturulmasý için birim çember sistematiðine yeni bir geometrik yaklaþým geliþtirilmiþtir. Literatürde ÝHA'larýn yörüngelerinin takibi ve çarpýþmalarýn önlenmesi için Tra-Coll ve CCA algoritmalarý önerilmiþtir. Uygulama çalýþmasý 9 farklý formasyon (Üçgen, Kare, Beþgen, V Þekli, Hilal, Yýldýz, 4'lü ve 8'li Eþkenar Dörtgen Formasyonu, Çizgi) ve 7 farklý görev (Sürü Navigasyon Görevi, Formasyon Deðiþtirme Görevi, ÝHA'yý Sürüden Çýkarma Görevi, ÝHA'yý Sürüye Ekleme Görevi, Sürü Rotasyon Görevi, Sürü Bölme/Birleþtirme Görevi, Sürü Olarak Yörünge Takip Görevi) üzerinde Crazfly 2.0 ÝHA'larý kullanýlarak ROS simülasyon programýnda ve gerçek sistem üzerinde gerçekleþtirilmiþtir. Önerilen çözüm yaklaþýmý tüm bu görevleri görevin kendine özgü koþullarý doðrultusunda yerine getirmiþ ve Teknofest-2021 Sürü ÝHA Yarýþmasý'nda Türkiye 3.lüðü elde etmiþtir. Ayrýca çalýþma sayesinde stratejik ve kritik öneme sahip Sürü ÝHA görevlerinin ve diðer filo otonom sistemlerinin optimum baþarýsý için bir karar destek sistemi oluþturulmasý hedeflenmektedir.

Anahtar Kelimeler: ÝHA Sürü Formasyonu Kontrol Problemi, Metasezgisel Algoritma, Formasyon Takibi ve Engelden Kaçýnma Aðlarý, Geometrik Sistem Mimarisi

---

A novel solution approach for optimization of swarm UAV formation control problem under uncertain and dynamic constraints: Crazyfly 2.0 application

Ukbe Üsame Uçar, Burak Tanyeri
Fýrat University, School of Civil Aviation, Department of Aircraft Maintenance and Repair

In this article, Swarm UAV Formation Control Problem which is Homogeneous, Time-Window, Central Control Architecture, Uncertain, Dynamic Structure, and Leaderless (HTUDL-S-UAV) are obtained. For the solution of the problem, a new solution algorithm with generic and dynamic properties based on the annealing simulation algorithm is developed. The formation control architecture is determined as 5 layers and a new geometric approach to unit circle systematics has been developed to create formations. Tra-Coll and CCA algorithms are proposed in the literature for tracking the trajectories of UAVs and preventing collisions. The application study is carried out on 9 different formations (Triangle, Square, Pentagon, V Shape, Crescent, Star, Rhombus Formation with 4 and 8, Line) and 7 different missions (Swarm Navigation Mission, Formation-Switching Mission, The mission to Remove UAV from the Swarm, The mission of adding UAV to the Swarm, Swarm Rotation Mission, Swarm Division/Unification Mission, Trajectory Tracking Mission as a Swarm) using Crazfly 2.0 drones in a ROS simulation program and on the real system. The proposed solution approach carried out all of these tasks in line with the specific conditions of the mission and achieved 3rd place in the Teknofest-2021 Swarm UAV Competition in Turkey. Furthermore, thanks to the study, it is aimed to create a decision support system for the optimal success of strategic and critically important Swarm UAV missions and other fleet autonomous systems.

Keywords: UAV Swarm Formation Control Problem, Metaheuristic Algorithm, Formation Tracking and Obstacle Avoidance Networks, Geometric System Architecture

---

ATIF KOPYALA