Advancing maritime security with uncrewed marine systems
İnsansız deniz sistemleri ile deniz güvenliğinin geliştirilmesi
- Tez No: 985698
- Danışmanlar: PROF. DR. BİHTER EROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Savunma ve Savunma Teknolojileri, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Deniz güvenliği, günümüzde yalnızca askeri bir kavram olmaktan çıkmış; ekonomik, çevresel, teknolojik ve stratejik boyutlarıyla birlikte ele alınması gereken çok disiplinli bir alan haline gelmiştir. Küresel ölçekte denizlerin önemi, uluslararası ticaretin büyük bir kısmının deniz taşımacılığı yoluyla gerçekleşmesi gerçeğiyle daha da artmaktadır. Ancak bu yoğun kullanım, beraberinde ciddi güvenlik risklerini getirmektedir. Korsanlık, kaçakçılık, yasa dışı balıkçılık, insan ve silah kaçakçılığı ile denizaltı mayın tehditleri gibi unsurlar, hem ekonomik hem de jeopolitik açıdan büyük sonuçlar doğurabilecek potansiyele sahiptir. Özellikle son yıllarda teknolojinin kötüye kullanımının artması, bu tehditleri daha karmaşık ve tespit edilmesi güç hale getirmiştir. Bu durum, deniz güvenliğini sağlama konusundaki geleneksel yöntemlerin sınırlarını zorlamış ve yenilikçi, teknoloji tabanlı çözümlerin gerekliliğini ortaya koymuştur. Bu kapsamda İnsansız Deniz Sistemleri (UMSs), modern deniz güvenliği anlayışında devrim yaratan teknolojiler olarak öne çıkmaktadır. UMS'ler, deniz yüzeyinde veya denizaltında otonom ya da uzaktan kumandalı olarak görev yapabilen sistemlerdir. Bu sistemlerin en belirgin avantajı, insan hayatını riske atmadan tehlikeli bölgelerde görev icra edebilmeleri ve uzun süreli operasyon kabiliyetine sahip olmalarıdır. Ayrıca, düşük işletim maliyeti, çevresel dayanıklılık, çok yönlü sensör sistemleriyle donatılabilme imkânı ve veri toplama kapasitesi sayesinde UMS'ler, hem askeri hem de sivil uygulamalarda stratejik bir öneme sahiptir. Günümüzde bu sistemler; keşif, gözetleme, denizaltı haritalama, mayın tespiti, çevresel izleme, deniz kirliliği tespiti, hatta arama-kurtarma operasyonları gibi çok geniş bir görev yelpazesinde kullanılmaktadır. UMS'lerin etkinliği büyük ölçüde yüksek hassasiyetli konumlandırma ve seyrüsefer sistemlerine dayanmaktadır. Küresel Uydu Konumlama Sistemleri (Global Navigation Satellite Systems – GNSS), Atalet Ölçüm Birimleri (Inertial Measurement Units – IMU), Doppler Hız Ölçer (Doppler Velocity Log – DVL), Çok Bimli İskandil (Multibeam Echosounder – MBES) ve yüksek çözünürlüklü sonar gibi teknolojiler, bu sistemlerin karmaşık deniz ortamlarında güvenli ve verimli biçimde hareket etmesini sağlamaktadır. Bu teknolojilerden elde edilen veriler, sensör füzyonu ve gelişmiş navigasyon algoritmaları aracılığıyla birleştirilmekte, böylece konum doğruluğu artırılmakta ve operasyonel hata payı minimuma indirilmektedir. Özellikle mayın karşı tedbirleri (Mine Countermeasure – MCM) görevlerinde, hidrografik ve oşinografik araştırmalarda santimetre düzeyindeki konum doğruluğu, görev başarısının ve güvenilir verinin temel unsurudur. Ayrıca gelişmiş Kalman filtreleri, genişletilmiş (EKF) veya uyarlamalı (UKF) versiyonlarıyla birlikte kullanılarak sistemlerin hareket tahminlerinde hata oranlarını azaltmakta ve çevresel değişkenlerin etkisini en aza indirmektedir. Gelişmiş sensör dizileriyle donatılmış UMS'ler, yalnızca operasyonel görevleri yerine getirmekle kalmayıp, deniz alanı farkındalığını (Maritime Domain Awareness – MDA) artırarak karar destek süreçlerine katkı sağlamaktadır. Gerçek zamanlı veri toplama ve analiz kabiliyetleri sayesinde yasa dışı faaliyetlerin tespiti, çevresel izleme, deniz kritik altyapılarının korunması ve sınır güvenliği gibi alanlarda etkin biçimde kullanılmaktadır. Bu çok yönlü operasyonel yetenek, UMS'leri yalnızca icra araçları olmaktan çıkarıp stratejik karar alma süreçlerinin ayrılmaz bir unsuru hâline getirmiştir. Bu teknolojik dönüşüm, uluslararası güvenlik mimarisinin yeniden şekillenmesine neden olmuştur. Kuzey Atlantik Antlaşması Örgütü (NATO), insansız sistemlerin stratejik değerini erken dönemde fark etmiş ve bu sistemleri üye ülkeler arasında düzenlenen çok uluslu deniz tatbikatlarına entegre etmiştir. NATO'nun bu doğrultudaki hedefi, UMS'lerin mürettebatlı deniz unsurlarıyla birlikte çalışabilirliğini (interoperability) test etmek, farklı platformlar arasındaki veri paylaşımını optimize etmek ve operasyonel etkinliği artırmaktır. NATO tarafından Karadeniz bölgesinde düzenlenen DACIA TOMIS Tatbikatı, bu konuda önemli bir örnek teşkil etmektedir. Romanya Deniz Kuvvetleri koordinasyonunda gerçekleştirilen bu tatbikat, UMS'lerin gerçek operasyon koşullarında test edilmesini, mayın tespiti, deniz dibi haritalama ve gözetleme gibi görevlerdeki performanslarının ölçülmesini amaçlamaktadır. Tatbikatta görev alan Triton AUSV, Teledyne Z-Boat ve REMUS 100 gibi farklı platformlar, yüksek çözünürlüklü sonar sistemleri, LiDAR ve GNSS teknolojileriyle donatılarak veri toplama, çevresel analiz ve hedef/mayın tespiti görevlerinde kullanılmıştır. Elde edilen veriler analiz edilerek sistemlerin operasyonel başarı düzeyleri, enerji verimlilikleri ve sensör hassasiyetleri karşılaştırmalı biçimde değerlendirilmiştir. Çalışma bulguları, sensör füzyonu, GNSS-tabanlı konumlama, akustik sistemler ve atalet navigasyon bileşenlerinin entegrasyonunun sistemin genel doğruluk ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırdığını ortaya koymaktadır. Elde edilen bulgular, UMS'lerin deniz güvenliğinde klasik mürettebatlı sistemlere göre önemli avantajlar sunduğunu göstermektedir. İnsanlı sistemlerin aksine, UMS'ler tehlikeli bölgelere insan hayatını riske atmadan ulaşabilmekte, çoklu sensör entegrasyonu sayesinde karmaşık görevleri yüksek doğrulukla yerine getirebilmekte ve uzun süreli operasyonlarda veri toplama sürekliliğini sağlayabilmektedir. Ayrıca, bu sistemlerin enerji verimliliği, otonomi süresi ve çevresel dayanıklılık açısından kayda değer ilerlemeler sunduğu gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, mevcut teknolojilerin hâlâ çeşitli zorluklarla karşı karşıya olduğu da tespit edilmiştir. Enerji depolama kapasitesi, otonom karar verme algoritmalarının sınırları, iletişim güvenliği, siber saldırılara karşı dayanıklılık ve deniz ortamının değişken koşullarına adaptasyon gibi konular, araştırma ve geliştirme çalışmalarının öncelikli alanları olarak belirlenmiştir. Tez çalışmasının bir diğer önemli sonucu, UMS'lerin geleceğin yapay zekâ destekli otonom sistemlerine evrileceğini göstermesidir. Yeni nesil UMS'lerin, daha hızlı karar verme, anomali tespiti, hedef sınıflandırması ve görev planlama yeteneklerine sahip olacağı öngörülmektedir. Bu gelişmelerin, gelecekte UMS'lerin insanlı deniz araçlarıyla birlikte karma görev yapısında yer almasını ve çok alanlı görev stratejilerinde giderek daha yaygın bir şekilde uygulanmasını sağlayacağı değerlendirilmektedir. Özellikle NATO çatısı altında yürütülen çok uluslu Ar-Ge iş birlikleri, bu teknolojilerin etik çerçevede geliştirilmesi, veri güvenliğinin sağlanması ve birlikte çalışabilirliğinin standartlaştırılması açısından kritik öneme sahiptir. Sonuç olarak, bu tez çalışması, deniz güvenliği alanında yaşanan teknolojik dönüşümün analizini sunmakta ve UMS'lerin bu dönüşümdeki belirleyici rolünü ortaya koymaktadır. UMS teknolojileri, deniz güvenliğini yalnızca operasyonel bir kavram olmaktan çıkarıp, veri odaklı, çevik ve otonom bir yapıya taşımaktadır. Geliştirilen sistemler sayesinde hem ulusal hem de uluslararası düzeyde deniz güvenliği operasyonlarının etkinliği artmakta, bilgi paylaşımı hızlanmakta ve deniz alanı farkındalığı bütüncül biçimde güçlenmektedir. Gelecekte, yapay zekâ destekli otonom deniz sistemlerinin yaygınlaşmasıyla birlikte, deniz güvenliğinin daha sürdürülebilir, insan odaklı riskleri azaltılmış ve teknolojiyle bütünleşmiş bir yapıya kavuşması beklenmektedir. Bu gelişmeler, yalnızca askeri alanda değil, aynı zamanda çevresel koruma, deniz taşımacılığı güvenliği ve denizaltı kaynak yönetimi gibi çok sayıda sivil alanda da dönüştürücü etkiler yaratacaktır.
Özet (Çeviri)
Maritime security challenges such as piracy, smuggling, illegal fishing, and underwater mine threats have become increasingly sophisticated, requiring innovative approaches and advanced technologies to address them effectively. Uncrewed Marine Systems (UMSs) have emerged as critical tools in tackling these issues. These systems provide versatility, resilience, and reduced risk to personnel, making them invaluable in maritime security. A key enabler of their success is their precise positioning capability, which allows them to navigate and perform missions safely and efficiently in complex maritime environments. Equipped with advanced navigation technologies such as Global Positioning System (GPS)-based systems, Inertial Measurement Units (IMUs), and high-resolution sonar, UMSs provide exceptional accuracy in positioning and guidance. This precision is particularly important in underwater survey and mine countermeasure operations, where the stakes are high, and errors can have significant consequences. By accurately mapping underwater environments and detecting mines or other hazards, UMSs contribute to the safety and security of critical maritime routes, ensuring the smooth flow of international trade and supporting military logistics. Furthermore, UMSs play a pivotal role in reconnaissance and surveillance missions, patrolling designated areas, collecting real-time data, and detecting suspicious or illegal activities. The integration of advanced sensor arrays and real-time communication systems enhances their ability to provide a comprehensive maritime domain picture, supporting informed decision-making processes for policymakers. In this context, the North Atlantic Treaty Organization (NATO) has recognized the strategic importance of UMSs and actively incorporates these systems into its multinational naval exercises to enhance maritime security. These exercises aim to test the interoperability of UMSs with traditional crewed units, evaluate their operational effectiveness, and identify areas for technological and tactical improvements. Among these, the DACIA TOMIS exercise stands out as a key example, offering valuable insights into the practical application of UMSs in real-world scenarios. Conducted in the Black Sea region, DACIA TOMIS focuses on integrating UMSs into maritime operations, particularly in addressing challenges such as mine countermeasures and surveillance. This thesis study aims to provide a review on the recent advances in Maritime Security with technological developments with detailed explanations of technical background behind this advances. Various systems are investigated and compared in the content of this study relying on in-situ data collected during the experiments.
Benzer Tezler
- Endüstri etkisinde bir kentsel sistemin dinamik büyüme modeli
Dynamic growth model of an urban system under the in fluence of industrial growth
GÜLDEN ERKUT
- Grup teknolojisi imalat sistemi ve bu sistemin tasarımına yönelik yeni bir metot
Group technology manufacturing systems and a new method oriented to the design of these systems
M. BÜLENT DURMUŞOĞLU
- A Finite element simulation of frontogenesis by using the semi-implicit time integration scheme with a horizontal deformation field model
Başlık çevirisi yok
H.TURHAN TURHANGİL
- A Finite element simulation of frontogenesis in the atmosphere with the primitive equations by using a horizontal deformation field model
Başlık çevirisi yok
AHMET SONER KUZUCU
- Dokuma kumaşların üretiminde optimazisyon için bir bilgisayar modelinin hazırlanması
Başlık çevirisi yok
FÜSUN TAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. H. RIFAT ALPAY
