İstiklal İha İstiklal UAV
İstiklal ile TEKNOFEST 2024
2024 yılı bizim için hem heyecan hem de büyük bir öğrenme dönemi oldu. Darüşşafaka İHA Takımı olarak “İstiklal” adını verdiğimiz savaşan İHA projemizle TEKNOFEST Savaşan İHA yarışmasında video kanıt aşamasına kadar ilerledik. Otonom manevralardan kilitlenmeye, kamikaze görevi yazılımlarına kadar kapsamlı bir sistem geliştirdik. Takımımızın gençliği, sınırlı bütçesi ve kısıtlı zamanına rağmen ulaştığımız nokta gurur vericiydi. Ne yazık ki video kanıt aşamasını geçemedik ve bu, lise sürecimizin son TEKNOFEST deneyimi oldu.
Ne Yaptık, Niye Yaptık?
İstiklal, yarışma gereksinimlerine göre iki ana görev için tasarlandı: it dalaşı (dogfight) ve kamikaze görevleri. Proje iki ana parçadan oluşuyordu:
Hava Aracı: Pixhawk Cube Orange+ tabanlı aviyonik altyapısı, Jetson Nano üzerinde çalışan görüntü işleme, IMX219 kamera, Lidar, Here‑4 GPS, RFD900X telemetri ve LiPo güç düzenlemesi ile otonom kalkış/seyir/iniş, rakip tanıma‑kilitlenme‑takip ve QR tabanlı kamikaze görevlerini icra edecek şekilde kurgulandı. Bu projede elektronik ve mekanik tasarım, entegrasyon ve testlerden ben sorumluydum.
Yer Kontrol İstasyonu (YKİ): C# ile geliştirilmiş kullanıcı arayüzü, Mission Planner entegrasyonu, Ubiquiti yer anteni ve telemetri zinciri ile hem görev kontrolü hem de hakem sunucusuna veri aktarımı sağlandı.
Yazılım ve Yapay Zeka
YOLOv8‑Small ile gerçek zamanlı hedef tespiti, PyTorch/OpenCV tabanlı görev yazılımları ve GeoPy ile coğrafi hesaplamalar kullandık. Veri setimiz yaklaşık 6.300 ham görüntüden başladı; augmentation ile ~16.000 örneğe ulaştı. Eğitim sonuçlarında mAP ≈ %97, Precision ≈ %94, Recall ≈ %94 elde ettik.
Testlerde Neler Yaptık?
- Aerodinamik optimizasyon ve kanat profili analizleri (XFLR5, PropCalc)
- Motor/itki testleri: Maksimum ~3700 g itki
- Kanat yükleme testi: ~4 kg’lık yük ile 2.2G dayanımı
- Haberleşme/menzil testleri: 500 m ve üzerinde stabil iletişim
- Simülasyon: Gazebo + Ardupilot SITL + ROS entegrasyonu
- Otonom görev testleri: QR‑kod kamikaze, it dalaşı senaryoları
TEKNOFEST’e Giderken — Neler Başardık?
- Alt sistemleri entegre edip uçuşa hazır konfigürasyon tasarladık
- Yapay zeka tespit algoritmasını gerçek uçuş görüntülerine entegre ettik
- YKİ ile hakem sunucusu formatına uygun veri akışı sağladık
- Video kanıt aşamasına kadar gelerek mimarinin ve yazılımın saha şartlarında çalıştığını kanıtladık
Video Kanıt Aşamasında Elenmeye Neden Oldu — Olası Sebepler
- Format / Sunum Eksiklikleri: Telemetri ve GPS overlay’leri yeterince net olmayabilir ya da eksik kalmış olabilir.
- Kısa Süreli Arızalar / İnterferans: Wi‑Fi/telemetri dalgalanmaları, görüntü akışında anlık donmalar.
- Görev Kriterlerinin Tam Karşılanmaması: Tüm senaryoların eksiksiz ve tekrar edilebilir kanıtı sunulamamış olabilir.
- Görsel Okuma / Işık Koşulları: QR kod tespitinde çevresel ışık veya hareket etkileri.
Öğrendiklerimiz
- Belgelendirme hayati: Telemetri + video + log dosyaları ile hakem formatına birebir uyum
- Tekrar tekrar prova: Kritik senaryoların en az 3 temiz videosu
- Yedeklilik şart: QR okuma ve diğer kritik görevler için alternatif algoritmalar
- İletişim güvenliği: Menzil ve interferans testleri sık yapılmalı
- Sunum önemli: “Çalıştı” demek yetmez, hakem kriterlerine uygun paket hazırlanmalı
Bir Dönemi Kapatmak
Lise sürecimiz boyunca kurduğumuz Darüşşafaka İHA Takımı olarak “İstiklal” ile TEKNOFEST 2024’te video kanıt aşamasına kadar gelmek büyük bir başarıydı. Aynı takım ile yarışmaya bir daha katılamayacak olsak da, öğrendiklerimiz ve elde ettiğimiz deneyimler bir sonraki adımımız için güçlü bir temel oluşturuyor. Bu projede emeği geçen tüm takım arkadaşlarıma, danışmanımıza ve destek veren kurumlara teşekkür ederim.
“İstiklal” ile uçuşumuz burada bitmiş olabilir, ama hayallerimiz ve öğrendiklerimiz gökyüzünde süzülmeye devam edecek.
İstiklal at TEKNOFEST 2024
2024 was a year of both excitement and serious learning for us. As the Darüşşafaka UAV Team, we built a combat UAV we named “İstiklal” and advanced all the way to the video evidence stage of the TEKNOFEST Combat UAV competition. We developed a comprehensive system covering autonomous maneuvers, target locking, and kamikaze mission software. Reaching where we did — given our team’s youth, limited budget, and tight timeline — was something to be proud of. We didn’t make it past the video evidence stage, and it turned out to be our last TEKNOFEST as a high school team.
What We Built, and Why
İstiklal was designed for two core missions: dogfighting and kamikaze operations. The project had two main components:
The Aircraft: Built around a Pixhawk Cube Orange+ avionics stack, with image processing running on a Jetson Nano, an IMX219 camera, LiDAR, Here-4 GPS, RFD900X telemetry, and LiPo power regulation — configured to carry out autonomous takeoff, cruise, and landing, target detection-locking-tracking, and QR-based kamikaze missions. I was responsible for electronics, mechanical design, integration, and testing.
Ground Control Station (GCS): A C#-developed user interface with Mission Planner integration, Ubiquiti ground antenna, and a full telemetry chain — handling both mission control and data transmission to the referee server.
Software and AI
We used YOLOv8-Small for real-time target detection, PyTorch/OpenCV-based mission software, and GeoPy for geographic calculations. Our dataset started at around 6,300 raw images and grew to ~16,000 samples through augmentation. Training results: mAP ≈ 97%, Precision ≈ 94%, Recall ≈ 94%.
Testing
- Aerodynamic optimization and wing profile analysis (XFLR5, PropCalc)
- Motor/thrust tests: maximum ~3,700g thrust
- Wing load test: 2.2G sustained with ~4kg load
- Communication/range tests: stable link at 500m and beyond
- Simulation: Gazebo + ArduPilot SITL + ROS integration
- Autonomous mission tests: QR-code kamikaze, dogfight scenarios
What We Achieved Before TEKNOFEST
- Integrated all subsystems into a flight-ready configuration
- Embedded the AI detection algorithm into real flight footage
- Established a data pipeline compatible with the referee server format
- Advanced to the video evidence stage, proving the architecture and software work under field conditions
Why We Were Eliminated — Likely Causes
- Format / Presentation Gaps: Telemetry and GPS overlays may not have been clear or complete enough.
- Brief Failures / Interference: Wi-Fi or telemetry fluctuations causing momentary dropouts in the video stream.
- Incomplete Mission Coverage: Not all scenarios may have been documented exhaustively and repeatably.
- Visual Detection / Lighting Conditions: Environmental lighting or motion effects impacting QR code recognition.
What We Learned
- Documentation is everything: Telemetry + video + log files, matching the referee format exactly.
- Rehearse repeatedly: At least 3 clean videos of every critical scenario.
- Redundancy is essential: Backup algorithms for QR reading and other critical tasks.
- Communication reliability: Range and interference tests need to be frequent.
- Presentation matters: Saying “it worked” isn’t enough — you need to package it properly for the judges.
Closing a Chapter
Reaching the video evidence stage of TEKNOFEST 2024 with İstiklal, as the Darüşşafaka UAV Team we built throughout high school, was a real achievement. We won’t compete again with this same team, but everything we learned and earned builds a strong foundation for whatever comes next. To every teammate who put their effort into this project, to our advisor, and to the institutions that supported us — thank you.
İstiklal’s flight may have ended here. But what we dreamed and what we learned will keep soaring.