Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu

Ceyhun Tola; Utku Mutlu

doi:10.17341/gazimmfd.1388128

Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu

Öz

Afet, savunma ve istihbarat konuları özelinde bir bölgedeki değişimi mümkün olduğunca kısa süre içerisinde tespit etmek kritik öneme sahip olduğundan, bu amaçla tasarlanan takım uydu sistemlerinin maksimum tekrar ziyaret süresini mümkün olduğunca azaltmak gerekir. Çalışma kapsamında, Türkiye coğrafyasını barındıran geniş bir bölgeden mümkün olduğunca kısa maksimum tekrar ziyaret süresinde veri toplayan ve mümkün olduğunca düşük toplam maliyete sahip bir Walker Delta takım uydu konfigürasyonunun çok amaçlı bir optimizasyon problemi kurgulanarak tasarlanması hedeflenmiştir. Takım uydu konfigürasyonlarını kurgulayarak maksimum tekrar ziyaret süresini Systems Tool Kit yazılımına parametrik olarak hesaplatmak amacıyla bir Matlab betiği oluşturulmuş ve bu betik ModeFrontier yazılımı içerisine entegre edilerek Çok Amaçlı Genetik Algoritma yöntemini kullanan bir optimizasyon döngüsü hazırlanmıştır. Optimizasyon sürecinde 6 farklı optimizasyon değişkeni kullanılmış olup bunlar: yörünge düzlem sayısı, bir yörünge düzleminde bulunan uydu sayısı, faz parametresi, yörünge eğikliği, yarı büyük eksen uzunluğu ve algılayıcı sensörün düşey yarı açısıdır. Optimizasyonun 4 amacı bulunmakta olup bunlar: toplam uydu sayısının, yörünge düzlem sayısının, algılayıcı sensörün düşey yarı açısının ve maksimum tekrar ziyaret süresinin minimize edilmesidir. Çalışma sonucunda, veri toplanmak istenen bölgede maksimum tekrar ziyaret süresinin 120 dakikanın altında kalması için toplam uydu sayısının en az 33, yörünge düzlem sayısının en az 11 ve algılayıcı sensörün düşey yarı açısının en az 15 derece olması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Optimizasyon sonucunda elde edilen pareto-optimal çözüm kümesi içerisinden hem toplam maliyet hem de maksimum tekrar ziyaret süresi bakımından tatmin edici sonuçlara sahip olan bir takım uydu konfigürasyonu seçilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

1. Tatem, A. J., Goetz, S. J., Hay, S. I., Fifty years of earth observation satellites: Views from above have lead to countless advances on the ground in both scientific knowledge and daily life, American scientist, 96 (5), 390, 2008.
2. İşler B., Aslan Z., Modeling of vegetation cover and spatio-temporal variations, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 36 (4), 1863-1874, 2021.
3. Pamula, A. S., Gholizadeh, H., Krzmarzick, M. J., Mausbach, W. E., Lampert, D. J., A remote sensing tool for near real‐time monitoring of harmful algal blooms and turbidity in reservoirs, JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 59 (5), 929-949, 2023.
4. Bahşi, K., Ustaoğlu, B., Aksoy, S., Sertel, E., Estimation of emissions from crop residue burning in Türkiye using remotely sensed data and the Google Earth Engine platform, Geocarto International, 38 (1), 2157052, 2023.
5. Van Westen, C. J., Remote sensing for natural disaster management, international archives of photogrammetry and remote sensing, 33(B7/4; PART 7), 1609-1617, 2000.
6. Clarke, A. C., Extra-Terrestrial Relays, Wireless World, 51 (10), 305-308, 1945.
7. Luders, R. D., Satellite networks for continuous zonal coverage, ARS Journal, 31 (2), 179-184, 1961.
8. Walker, J. G., Circular orbit patterns providing continuous whole earth coverage, Royal Aircraft Establishment Farnborough, United Kingdom, Technical Report 70211, 1970.

9. Lang, T. J., Adams, W. S., A comparison of satellite constellations for continuous global coverage, Mission Design & Implementation of Satellite Constellations, Springer, 51-62, 1998.
10. Luo, Y., Shu, P., Optimization design of Walker constellation for multi-target rapid revisit, 2018 Eighth International Conference on Instrumentation & Measurement, Computer, Communication and Control (IMCCC), Harbin, China, 483-486, 2018.
11. Shin, J., Park, S. Y., Son, J., Song, S. C., Design of Regional Coverage Low Earth Orbit (LEO) Constellation with Optimal Inclination, Journal of Astronomy and Space Sciences, 38 (4), 217-227, 2021.
12. Takahashi, S., Yamazaki, H., A Constellation Optimization Method for Nearly Continuous Observation of Arbitrary Sites, 2023 IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, USA, 1-11, 2023.
13. Lee, S. S., Target-Oriented Satellite Constellation Method for Revisit Performance, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 61, 1-11, 2023.
14. Sung, T., Ahn, J., Optimal deployment of satellite mega-constellation, Acta Astronautica, 202, 653-669, 2023.
15. Melaku, S. D., Kim, H. D., Optimization of multi-mission cubesat constellations with a multi-objective genetic algorithm, Remote Sensing, 15, 1572-1584, 2023.
16. Leyva-Mayorga, I., Soret, B., Matthiesen, B., Roper, M., Wübben, D., Dekorsy, A., Popovski, P., NGSO Constellation Design for Global Connectivity, ArXiv, abs/2203.16597, 2022.
17. Poles S., MOGA-II An improved Multi-Objective Genetic Algorithm, Esteco, 2003.
18. Kalyanmoy, D., Multi-Objective Optimization using Evolutionary Algorithms, John Wiley & Sons, New York, A.B.D., 2001.
19. Mortazavi, A., Interactive fuzzy Bayesian search algorithm: A new reinforced swarm intelligence tested on engineering and mathematical optimization problems, Expert Systems with Applications, 187, 115954, 2022.
20. Moloodpoor, M., Mortazavi, A., Özbalta, N, Thermo-Economic Optimization of Double-Pipe Heat Exchanger Using a Compound Swarm Intelligence, Heat Transfer Research, 52 (6), 1-20, 2021.
21. Moloodpoor, M., Mortazavi, A., Simultaneous optimization of fuel type and exterior walls insulation attributes for residential buildings using a swarm intelligence, International Journal of Environmental Science and Technology, 19 (4), 2809-2822, 2022.
22. Tamer Y., Electro-Optic Satellite Constellation Design Using Multi-Objective Genetic Algorithm, Yüksek Lisans Tezi, Department of the Air Force Air University, Air Force Institute of Technology, Ohio, ABD, 2020.
23. Diniz H. C., Navigation Constellation Design Using a Multi-Objective Genetic Algorithm, Yüksek Lisans Tezi, Department of the Air Force Air University, Air Force Institute of Technology, Ohio, ABD, 2015.
24. Abbate E. A., Disaggregated Imaging Spacecraft Constellation Optimization with a Genetic Algorithm, Yüksek Lisans Tezi, Department of the Air Force Air University, Air Force Institute of Technology, Ohio, ABD, 2014.
25. Agresti, L., Multi Objective Genetic Algorithm Optimization of a Cubesats Constellation to Ensure Communication Services During Natural Disasters Over Europe, Yüksek Lisans Tezi, Politecnico di Torino, Torino, İtalya, 2019.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliğinde Optimizasyon Teknikleri

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Ceyhun Tola ^*
0000-0001-9056-0543
Türkiye

Utku Mutlu
0000-0003-0123-7862
Türkiye

Erken Görünüm Tarihi

19 Kasım 2024

Yayımlanma Tarihi

3 Şubat 2025

Gönderilme Tarihi

8 Kasım 2023

Kabul Tarihi

15 Eylül 2024

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 40 Sayı: 2

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1388128

IZ

https://izlik.org/JA29UL55BP

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Tola, C., & Mutlu, U. (2025). Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 40(2), 1087-1098. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1388128

AMA

1.Tola C, Mutlu U. Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu. GUMMFD. 2025;40(2):1087-1098. doi:10.17341/gazimmfd.1388128

Chicago

Tola, Ceyhun, ve Utku Mutlu. 2025. “Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40 (2): 1087-98. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1388128.

EndNote

Tola C, Mutlu U (01 Şubat 2025) Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40 2 1087–1098.

IEEE

[1]C. Tola ve U. Mutlu, “Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu”, GUMMFD, c. 40, sy 2, ss. 1087–1098, Şub. 2025, doi: 10.17341/gazimmfd.1388128.

ISNAD

Tola, Ceyhun - Mutlu, Utku. “Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40/2 (01 Şubat 2025): 1087-1098. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1388128.

JAMA

1.Tola C, Mutlu U. Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu. GUMMFD. 2025;40:1087–1098.

MLA

Tola, Ceyhun, ve Utku Mutlu. “Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 40, sy 2, Şubat 2025, ss. 1087-98, doi:10.17341/gazimmfd.1388128.

Vancouver

1.Ceyhun Tola, Utku Mutlu. Türkiye coğrafyası özelinde uzaktan algılama takım uydu konfigürasyonunun maksimum tekrar ziyaret süresi ve sistem toplam maliyeti açısından çok amaçlı optimizasyonu. GUMMFD. 01 Şubat 2025;40(2):1087-98. doi:10.17341/gazimmfd.1388128