فاطمه زندیه دانشجوی دکتری رشته مهندسی صنایع، از رساله خود با عنوان «طراحی مدل مسیریابی یکپارچه و پوشش‌دهی همزمان وسایل نقلیه زمینی و پهپاد عملیاتی و نظارتی»‏‎ ‎به راهنمایی آقای دکتر مهدوی مزده و آقای دکتر قنادپور ۱۲ اسفند ماه ۱۴۰۲ ساعت ۱۴:۳۰ دفاع خواهد نمود‎. 

شماره دانشجوئی: ۹۸۸۷۲۰۰۵
نشانی الکترونیکی:fatemeh.zandiyehhgmail.com
استاد راهنما:  آقای دکتر محمد مهدوی مزده، آقای دکتر سیدفرید قنادپور
استاد مشاور:  -
اساتید داور داخلی: آقای دکتر احمد ماکوئی- آقای دکتر عبدالرحمن حائری
اساتید داور خارجی:  آقای دکتر رضا توکّلی مقدّم- آقای دکتر رضا رمضانیان
زمان دفاع: ۱۲ اسفند ماه ۱۴۰۲- ساعت ۱۴:۳۰ - کلاس ۲۰۸ ( طبقه دوم دانشکده)

چکیده:

امروزه پهپادها با کاربردهای وسیع خود، در بسیاری از حوزه­‌ها وارد شده‌­اند. آن­ها با اجرای مؤثرِ برخی از فرآیندهای کنترلی و عملیاتی انجام شده توسط همتایان تجاری خود، محبوبیت بسیاری در بازار کسب کرده­‌اند. شرکت­‌های درگیر در زنجیره تأمین از پهپادها به منظور تسهیل طیف گسترده‌­ای از فرآیندها استفاده می­‌نمایند. با بهره­‌گیری از پهپادها می­‌توان بسیاری از فعالیت­هایی که پیش‌­تر بسیار زمان­‌بر و پرزحمت بوده‌اند را به نحوی کارآمد، کم‌هزینه­ و به طور قابل توجهی ایمن­‌تر اجرا کرد. در این رساله در دو سناریو به برنامه‌­ریزی مسیریابی یکپارچه وسایل نقلیه زمینی و پهپادها با در نظر گرفتن فرض­‌هایی واقع­‌گرایانه به منظور بهبود سیستم حمل ­ونقل پرداخته می‌­شود. تفاوت عمده دو سناریو در نوع استفاده از پهپادها می‌باشد. به نحوی که سناریوی اول از کاربرد عملیاتی پهپاد استفاده می‌کند و سناریوی دوم از پهپادهای نظارتی به منظور بهبود حمل‌ونقل استفاده می‌نماید. با توجه به اینکه در ادبیات موضوع اغلب در مسائل مسیریابی با پهپاد، منطقه طرح ترافیک در نظر گرفته نشده است امّا در شهر تهران این طرح می‌تواند منجر به افزایش هزینه‌ها گردد یکی از اهداف سناریوی اول پوشش این شکاف در ادبیات موضوع است. لذا در سناریوی اول، مسئله مسیریابی وسایل نقلیه با پهپاد با فرض در نظر گرفتن محدودیت‌­های طرح ترافیک توسعه داده می­‌شود. در این مسئله قصد بر این است که با هدف کاهش هزینه‌های ناشی از ورود وسایل نقلیه زمینی به منطقه طرح ترافیک، مشتریان موجود در این منطقه تا حد ممکن توسط پهپادها خدمت‌­دهی شوند. همچنین با توجه به اینکه در ادبیات موضوع مسیریابی با پهپاد کمتر به احتمال اختلال پهپاد در حین پرواز توجه شده است، این سناریو با در نظر گرفتن احتمال آسیب دیدن پهپادها با توجه به شرایط آب و هوایی و ویژگی‌­های پویای پهپاد توسط کنترلر فازی نوع دو بازه­ای توسعه داده می‌­شود. در سناریوی توسعه­‌ای، بر مبنای احتمال خرابی پهپاد، در خصوص پرواز یا عدم پرواز آن تصمیم­‌گیری می­‌شود. در مسئله مسیریابی کالای ارزشمند نیز استفاده از نظارت همزمان به منظور بهبود امنیت کمتر مورد توجه محققان قرار گرفته شده است. لذا در سناریوی دوم نیز، از پهپادها به منظور تأمین امنیت حمل­ ونقل کالای ارزشمند استفاده می‌­شود. با توجه به ماهیت ذاتی کالای ارزشمند، همواره خطراتی، حمل­ ونقل این کالا را تهدید می­‌کند که ضرورت حفظ امنیت آن را پررنگ می‌­سازد. لذا در این رساله با ارائه یک مدل جدید یکپارچه­‌سازی مسیریابی وسایل نقلیه زمینی و پهپاد با بهره­‌گیری از کاربرد نظارتی پهپاد به حفظ امنیت حمل ­ونقل کالای ارزشمند پرداخته می­‌شود. در این سناریو، خطرات ناشی از اختلال عامدانه در دو مرحله­‌ی برنامه‌­ریزی و اجرا تحلیل می­‌شود. در مرحله­‌ی برنامه‌­ریزی، ریسک بر مبنای داده­‌های گذشته برآورد شده و مسیریابی با هدف حداقل­‌سازی هزینه ریسک و هزینه حمل­ ونقل انجام می­‌شود. در مرحله اجرا، پهپادها بر مسیرهای جواب تولید شده در مرحله برنامه­‌ریزی به صورت آنلاین نظارت می­‌کنند. ناوگان زمینی تنها زمانی می­‌تواند وارد یک لینک شود که پیش از ورود آن­ها، خطرات توسط پهپادها در پنجره زمانی مشخصی ارزیابی شده باشد. همچنین در این سناریو، در صورت وجود ­هم‌­پوشانی در پنجره‌­های زمانی لینک­های زمینی، امکان بازدید چند لینک زمینی توسط پهپادها وجود دارد. در صورتی که یک عامل مشکوک، توسط پهپادها شناسایی شود؛ برنامه­‌ریزی مجدد با هدف حذف عامل خطرآفرین به صورت پویا انجام می­‌شود. همچنین به منظور بهبود این مسئله، یک سناریوی توسعه‌­ای با در نظر گرفتن ایستگاه شارژ ارائه می­‌شود. به منظور بهینه‌­سازی سناریوی اول و سناریوی توسعه‌­ای آن، یک الگوریتم فوق ابتکاری ترکیب شده با رویکرد یادگیری تقویتی ایجاد می­‌گردد. همچنین به منظور بهینه­‌سازی مسئله پیشنهادی سناریوی دوم و سناریوی توسعه‌­ای آن، الگوریتم­‌های فراابتکاری توسعه ­یافته طراحی می‌­شود. کارایی و اثربخشی الگوریتم‌­های پیشنهادی در دو سناریو در ابعاد کوچک و بزرگ مورد ارزیابی قرار می‌­گیرد. نتایج حاصل شده، کیفیت و رقابت‌­پذیری الگوریتم­‌های پیشنهادی را اثبات می‌­نماید. علاوه ‌بر این تحلیل حساسیتی به منظور ارزیابی پارامترهای مؤثر مسئله انجام می‌­گردد. در نهایت با بررسی مطالعات موردی واقعی به بررسی سناریوهای پیشنهادی پرداخته می­‌شود.