پژوهشگران دانشگاه بریگهم یانگ شبکه‌ای از واحدهای راداری کم‌هزینه را برای مدیریت پهپادها در حریم هوایی مناطق شهری توسعه داده‌اند.
به گزارش تکناک، با گسترش روزافزون استفاده از پهپادها، مدیریت حریم هوایی در ارتفاع پایین، به‌ویژه در مناطق شهری، به چالشی پیچیده تبدیل شده است. این موضوع به‌وضوح در حادثه اخیر در جریان آتش‌سوزی‌های لس‌آنجلس آشکار شد. در این حادثه، یک پهپاد بدون مجوز با یک هواپیمای اطفای حریق برخورد کرد و باعث شد عملیات اطفای حریق متوقف شود. این توقف، تلاش‌های حیاتی برای مهار آتش را به شدت تحت تأثیر قرار داد و خسارات بیشتری به همراه داشت.
در حالی که سیستم‌های راداری فعلی در ارتفاع‌های بالا عملکرد مؤثری دارند، اما در تشخیص هواپیماهایی که زیر ۴۰۰ پا پرواز می‌کنند، با مشکل مواجه هستند. این موضوع برای مقامات، نظارت بر وسایل نقلیه هوایی کوچک بدون سرنشین (UAVs) در حریم‌های هوایی شلوغ را دشوار می‌کند.
سازمان هوانوردی فدرال (FAA) مقرراتی را برای نظارت بر عملیات پهپادها معرفی کرده است، اما روش‌های ردیابی موجود به‌ویژه در مناطق شلوغ یا محدود شده، ناکافی هستند.
فهرست مطالب
راه‌حلی بالقوه برای مدیریت پهپادها در مناطق شهری
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه بریگهم یانگ (BYU) راه‌حلی بالقوه برای این مشکل یافته‌اند. این گروه تحقیقاتی به رهبری پروفسور کامی پترسون، استاد مهندسی پژوهشی، شبکه‌ای از واحدهای راداری کم‌هزینه را توسعه داده‌اند، که می‌توانند به طور جمعی به عنوان یک سیستم کنترل ترافیک هوایی مخصوص پهپادها عمل کنند. هدف این رویکرد ارائه قابلیت‌های نظارتی پیشرفته در حریم هوایی کم‌ارتفاع می‌باشد، که با گسترش استفاده از پهپادها، اهمیت بیشتری یافته است.
پترسون توضیح داد: «هدف ما ایجاد سیستمی است که بتواند پهپادها را به طور دقیق و در زمان واقعی ردیابی کند. فناوری که ما توسعه می‌دهیم از چندین رادار کوچک به جای یک ایستگاه راداری گران‌قیمت در فرودگاه‌ها، استفاده می‌کند.»
کارل وارنیک از اعضای گروه تحقیقاتی، بر مزایای هزینه‌ای این سیستم تأکید کرد و گفت: «به جای تکیه بر سیستم راداری ۱۰ میلیون دلاری فرودگاه‌ها، ما با واحدهایی کار می‌کنیم که می‌توان آنها را با چند صد دلار ساخت. اگرچه ممکن است این واحدها تمام ویژگی‌های سیستم‌های پیشرفته را نداشته باشند، اما داده‌های ترکیبی آنها می‌توانند یک شبکه ردیابی قابل اعتماد ایجاد کنند.»
فناوری راداری کم‌هزینه
این فناوری از طریق واحدهای راداری متصل به هم، که در اطراف یک منطقه مشخص مستقر شده‌اند، عمل می‌کند. هر واحد رادار به سمت آسمان جهت‌گیری شده است تا اشیای متحرک در محدوده خود را شناسایی و ردیابی کند.
هنگامی که یک واحد رادار، شی متحرک را تشخیص می‌دهد، موقعیت آن و مکان رادار را ثبت می‌کند. این داده‌ها سپس به یک سیستم مختصات جهانی تبدیل می‌شوند تا با سایر ایستگاه‌های زمینی به اشتراک گذاشته شوند و در نتیجه، دیدی منسجم و پویا از ترافیک هوایی در منطقه ارائه دهند.
تیم مکلین، استاد مهندسی مکانیک و از اعضای این پروژه عنوان کرد: «ما اطمینان حاصل می‌کنیم که تمام واحدهای راداری تنظیم شده‌اند تا تفسیر یکسانی از موقعیت هواپیما ارائه دهند. این هماهنگی کلید تعیین دقیق موقعیت هر پهپاد در آسمان است و احتمال برخورد را به حداقل می‌رساند.»
محققان می‌گویند که این واحدهای راداری کوچک می‌توانند روی سازه‌هایی مانند تیرهای چراغ برق یا دکل‌های مخابراتی نصب شوند، که این موضوع امکان استقرار گسترده را بدون هزینه‌های زیرساختی قابل توجه فراهم می‌کند.
پتانسیل سیستم ردیابی پهپادها
پترسون در مقاله اخیر خود درباره این سیستم ردیابی، بر پتانسیل آن برای افزایش دقت موقعیت‌یابی پهپادها در زمان واقعی تأکید کرده، که برای جلوگیری از برخوردها حیاتی است.
اگرچه مطالعه اولیه این تیم روی سه رادار متمرکز بود، که هر کدام قادر به نظارت بر حریم هوایی دایره‌ای با شعاع ۲۵۰ پا بودند، اما آنها معتقد هستند که این سیستم می‌تواند به شبکه‌ای گسترده‌تر ارتقا یابد.
پترسون عنوان کرد: «برای مدیریت بهتر حریم هوایی، چندین اپراتور مانند شرکت‌های تحویل کالا باید بتوانند بدون ایجاد تداخل از یک حریم هوایی مشترک استفاده کنند. سیستم ما این امکان را به پهپادهای مختلف از ارائه‌دهندگان متفاوت می‌دهد تا به‌طور هم‌زمان و با ایمنی کامل فعالیت کنند.»
چالش‌های مدیریت پهپادها در مناطق شهری
چالش‌ها همچنان وجود دارند، به‌ویژه در مورد عوامل محیطی یا اختلالات فیزیکی که ممکن است بر عملکرد رادار تأثیر بگذارند. هرچند این تیم یک ویژگی تنظیم آنلاین توسعه داده است، که به واحدهای راداری اجازه می‌دهد تا با جمع‌آوری داده‌ها، خود را بهبود دهند.
برادی اندرسون، دانشجوی تحصیلات تکمیلی و محقق این پروژه بیان کرد: «سیستم ما می‌تواند هرگونه جابه‌جایی در موقعیت واحد راداری را در کمتر از ۱۰ ثانیه تنظیم کند. این تنظیم سریع بر اساس فرمول ریاضی تیم طراحی شده و نشان‌دهنده بهبود زیاد در دقت ردیابی نسبت به روش‌های سنتی است، که به داده‌های از پیش ثبت‌شده متکی هستند.»
آینده سیستم راداری
پترسون با بیان اینکه انعطاف‌پذیری این سیستم راداری نویدبخش توسعه‌های آینده است، اعلام کرد: «با الگوریتم‌هایی که ما طراحی کرده‌ایم، می‌توانیم در صورت نیاز واحدهای راداری را تعویض و شبکه را گسترش دهیم تا با نیازهای عملیاتی مختلف، همگام با پیشرفت فناوری پهپادها سازگار شویم.»
