Hibrit Meta-Sezgisel Algoritmalarla Sefer Planı, Rota Optimizasyonu Ve Yanaşma Karar Destek Modeli: Trabzon Limanı Uygulaması

Proje Özeti

Otonom gemi teknolojilerinin denizcilik sektöründe yaygınlaşmasıyla sisteme insan müdahalesinin azaltılması, çevresel faktörlere dinamik uyum sağlanması ve yoğun trafik koşullarında çatışma risklerinin en aza indirgenmesi hedeflenmektedir. Literatürde rota planlama, çatışmayı önleme veya rıhtıma yanaşma gibi süreçler birbirinden bağımsız ele alınmış ya statik ya da kural tabanlı yaklaşımlarla sınırlı kalınmıştır; çevresel faktörlerin (batimetrik derinlik, gelgit, rüzgâr, akıntı, dalga yüksekliği) ve gerçek zamanlı trafik yoğunluğunun yönetimine odaklanan, dinamik koşullardan veri edinen ve bütünleşik otonom bir seyir modelinin eksikliği bu alandaki temel boşluğu oluşturmaktadır. Bu proje, söz konusu eksikliği gidermeyi amaçlamakta ve uygulama alanı olarak Doğu Karadeniz Bölgesi’nde yer alan Trabzon Limanı’nı çalışmaktadır. Trabzon Limanı stratejik konumu, dar manevra alanları ve çevresel parametrelerin açık şekilde izlenebilir olması sayesinde bu teknolojilerin uygulanması için ideal bir örnek oluşturmaktadır. Bu çalışma rota planlaması, çatışmayı önleme ve liman manevraları da dahil olmak üzere tüm operasyonel süreçleri tek bir çatı altında birleştiren, daha önceden yapılmamış bir otonom sistemi geliştirmeyi amaçlar: Birinci aşamada deniz tabanı (batimetrik) ölçümleri, hâkim ve etkin rüzgârlar, akıntı istatistikleri, dalga verileri, diğer meteorolojik ve çevresel unsurlar, Marinetraffic verileri toplanarak liman içi dar geçitler ve trafik yoğunlaşma noktaları tespit edilecektir. İkinci aşamada Hibrit A* ve Hızlı Yürüyüş Metodu (FMM) tabanlı bir rota planlama yapısı tasarlanacaktır. Bu aşamada Otomatik Tanımlama Sistemi (AIS) verileri de dâhil edilerek seyir için yalnızca en kısa değil, liman derinliği, su çekimi ve çevresel kısıtları da gözeten bir dinamik seyir güzergâhı belirlenecektir. Böylelikle harita ve liman derinliği ile geminin su çekimi uyumunu, geminin anlık pozisyon bilgilerini, akıntı-rüzgâr dinamiklerini ve olası engelleri birlikte değerlendiren çevresel koşullara en uygun olası rotası oluşturulacaktır. Üçüncü aşamada, seyirde çatışma riskini erken aşamada saptayan mekanizma devreye girecektir. Derin Q Ağları (DQN) ile Kuantum Parçacık Sürü Optimizasyonu (QPSO) entegre edilerek geminin hız, yön ve tahmini rota bilgileri sürekli analiz edilecektir. En Yakın Geçiş Noktası (CPA), En Yakın Geçiş Noktasına Kalan Süre (TCPA), Pruva Geçiş Menzili (BCR), Pruva geçiş zamanı (BCT) değerleri belirlenmiş alt kritik değerlere geldiğinde Denizde Çatışmayı Önleme Tüzüğü (DÇÖT) uyumlu ve optimal yakıt sarfiyatı sağlayacak proaktif çatışmayı önleyici manevralar önerilecektir. Çevresel faktörlerin aniden değiştiği durumlarda ise Yapay Potansiyel Alan (APF), üç boyutlu ve lokal minimum bir çatışma önleme alternatifi de sunar. Hesaplama kaynaklarının kısıtlı olduğu senaryolarda ise, Hız Engeli (VO) yöntemi devreye girerek gemi ve engellerin hız vektörlerine göre daha az işlem gücüyle alternatif manevralar planlanmaktadır. Dördüncü aşamada, liman manevraları ve yanaşma-kalkış operasyonları için römorkör pozisyonu ve kullanımına odaklanılacaktır. Bulanık Mantık (Fuzzy Logic) ve Guguk Kuşu Arama Algoritması (CSA) yardımıyla römorkörlerin hangi konumdan ne kadar güçle ve ne kadar süreyle gemiye müdahale edeceği optimize edilir. Bu aşama liman içi dar alanlarda dahi sistematik ve emniyetli manevra kontrolü sağlayarak insan kaynaklı tekrarlı hataları minimize eder. Beşinci aşamada belirtilen tüm modüller MATLAB ile geliştirilen yapay zekâ ve optimizasyon katmanı ve Unity tabanlı üç boyutlu simülasyon ortamında görsel olarak bütünleştirilir. Farklı senaryolar (yoğun trafik, beklenmedik akıntı-rüzgâr değişimleri, yüksek dalga koşulları) altında sistemin doğruluğu ve kararlılığı test edilir, gerçek AIS verileriyle karşılaştırmalar yapılır ve elde edilen sonuçlar çerçevesinde risk analizi ile ilerleme raporları hazırlanır. Bu yaklaşım, insan ile gelişmiş yapay zekâ tabanlı mekanizmalar arasında tutarlı ve destekleyici bir etkileşim kurarak seyirde daha emniyetli ve verimli bir süreç tasarımını hedefler. Kaptan ve kılavuz kaptan karar alma süreçlerini yüksek hassasiyetli önerilerle destekler, insan kaynaklı risklerin ve kritik hataların sıklığını düşürür, gemi hareketleri ile römorkör operasyonları gerçek zamanlı ve birden çok boyutlu bir çerçevede kontrol altına alır. Proje kapsamında geliştirilen model basit çözümler yerine çok boyutlu, veri odaklı ve çevresel etkenlere dinamik olarak uyum sağlayan bir yapı ortaya koyar. Proje kapsamında On İkinci Kalkınma Planı’nda öne çıkan otonom araçlarda tanımlama, tahmin etme, yer bulma, planlama, karar verme ve kontrol aşamalarının denizcilik alanına adaptasyonu sağlanılmaktadır.