Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tekin N. (Yürütücü), Öztürk C., Dedetürk B. K.
TÜBİTAK Projesi, 3501 - Ulusal Genç Araştırmacı Kariyer Geliştirme Programı, 2024 - 2027
İnsansız Hava Araçları (Unmanned Aerial Vehicle-UAV), Nesnelerin İnterneti (Internet of Things-IoT) uygulamalarında veri toplama yetenekleriyle önemli ölçüde dikkat çekmiştir. Kablosuz iletişimdeki uyarlanabilirlikleri, olağanüstü manevra kabiliyetleri ve hareketlilikleri ile UAV'ler, kablosuz röleler veya mobil baz istasyonları olarak işlev görerek IoT cihazları için güvenilirlik ve kapsama alanını artırır. UAV'ler, özellikle geleneksel altyapının zarar gördüğü afet müdahalesi ve gözetim gibi senaryolarda iletişim bağlantıları kurmada ve kritik bilgileri iletmede önemli bir rol oynar. Ayrıca tarım, çevre koruma ve altyapı denetimi gibi izleme uygulamalarını da desteklerler.
Dahası, savunma sanayisi ve sınır güvenliğinde kritik avantajlar sunar. Savaş alanlarında ve sınır bölgelerinde anlık veri toplama ve iletme yetenekleriyle operasyonel etkinliği artırır. Güçlü şifreleme algoritmaları kullanarak verilerin güvenliğini sağlar ve olası tehditlerin erken tespitini mümkün kılar. Böylece, UAV'ler ve IoT cihazları, savunma ve güvenlik operasyonlarında stratejik kararların hızlı ve doğru bir şekilde alınmasına yardımcı olur.
Bu uygulamalarda önemli bir zorluk, özellikle gecikmeye duyarlı kullanımlar için verinin güncelliğini korumaktır ve bu, Bilgi Yaşı (Age of Information-AoI) metriği ile ölçülür. Mevcut araştırmalar, genellikle UAV’lerin enerji tüketimini göz önünde bulundurarak UAV yörünge optimizasyonu yoluyla AoI'yi minimize etmeye odaklanmaktadır. Ancak IoT cihazlarının kapsamlı enerji kullanımı sıklıkla göz ardı edilmektedir. Gizlilik hassasiyetli verilerin toplanması da bir başka önemli endişe kaynağıdır; zira UAV’ler, dinleme ve ortadaki adam saldırıları gibi zafiyetler getirir ve bu da güvenli uygulamaların gerekliliğini ortaya koyar. Veri şifreleme yöntemleri güvenliği ve gizliliği artırsa da enerji tüketimini ve AoI'yi de artırır. Bu durum, güvenlik ve gizlilik hassasiyetli veri toplama ile AoI arasında bir ödünleşme oluşturur.
Bu projede, güvenli veri iletişiminin AoI minimizasyonuna etkisi araştırılacaktır. Çoklu UAV’ler ile IoT cihazlarından güvenli bir şekilde toplanan verilerin AoI'sini, hem UAV’lerin hem de IoT cihazlarının enerji kısıtlamalarını dikkate alarak minimize eden yeni bir karmaşık tamsayılı programlama (KTP) tabanlı çerçeve önerilecektir. Çerçeve, şifreleme ve iletim süreçlerine ilişkin enerji maliyetlerini değerlendirecektir. Nicel analiz yoluyla, farklı şifreleme algoritmalarının kaynak kısıtlı IoT cihazları üzerindeki AoI minimizasyonuna etkileri incelenecektir. Ayrıca, AoI'yi minimize etmek için gereken minimum UAV sayısı belirlenecektir. Büyük ölçekli IoT uygulamaları için KTP modelinin NP-zor problem olması göz önüne alındığında, optimal çözümlerden sapmaları minimize eden KTP modelini etkili bir şekilde çözmek için metasezgisel yöntemler kullanılacaktır. Son olarak, IoT cihazları ve UAV’ler için uygun enerji hasat yöntemleri kullanarak elde edilen enerjinin sisteme etkisi araştırlacaktır.
Bu projenin sonucu, proje yürütücüsünün UAV destekli güvenli ve gizlilik hassasiyetli veri toplama ve AoI optimizasyonu konusundaki sorunlara çözüm getirecek uzmanlığa erişmesini sağlamayı hedeflemektedir. Ayrıca, bu çalışma araştırma yapan bilim insanları ve şirketler için de bir rehber niteliğinde olacaktır. Proje sonuçlarından alanında yüksek etki faktörüne sahip indeksli bilimsel dergilerde 2 makale ve ulusal-uluslararası konferanslarda 2 bildiri sunulması planlanmaktadır. Projede 2 lisans, 1 yüksek lisans ve 1 doktora öğrencisinin bursiyer olarak çalıştırılması bitirme projelerinin ve tezlerinin bu kapsamda yazılması planlanmaktadır.