تأثير رادار الموجات المليمترية على قدرة تحمل الطائرات بدون طيار

مقدمة: تحقيق التوازن بين السلامة والقدرة على التحمل

تخيل أنك تُسيّر طائرة بدون طيار فوق منطقة حضرية مزدحمة لتوصيل طرود. ناطحات السحاب والأشجار وأعمدة الكهرباء منتشرة في جميع أنحاء مسار رحلتك. فجأة، يظهر عائق غير متوقع - فتحة تهوية على السطح أو إطار لوحة إعلانية. بدون نظام فعال لتفادي العوائق، قد تصطدم طائرتك بدون طيار، مما يُلحق الضرر بالشحنة ويتطلب إصلاحات مكلفة.

برز رادار الموجات المليمترية (mmWave) كحلٍّ شائع لكشف عوائق الطائرات المسيرة بفضل تصميمه خفيف الوزن، واستهلاكه المنخفض للطاقة، وقدرته على العمل في جميع الأحوال الجوية . ومع ذلك، غالبًا ما يتساءل المشغّلون:

"هل سيؤدي تركيب نظام الرادار إلى تقليل وقت طيران طائرتي بدون طيار بشكل كبير؟"

تقدم هذه المقالة تحليلًا كميًا واستراتيجيات نشر عملية ورؤى واقعية حول كيفية تأثير رادار mmWave على قدرة الطائرات بدون طيار .

كيف يتأثر وقت طيران الطائرات بدون طيار

استهلاك الطاقة مهم

يأتي استخدام الطاقة للطائرات بدون طيار من عدة مصادر:

قوة التحليق (P_hover) : الطاقة المطلوبة للحفاظ على استقرار الطيران.
طاقة الحمولة (P_payload) : الطاقة المستخدمة بواسطة المعدات الموجودة على متن الطائرة مثل الكاميرات وأجهزة الاستشعار.
طاقة المستشعر (P_sensor) : الطاقة المستمرة التي يستهلكها الرادار أو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو أنظمة الليدار.

يمكن تقدير وقت الرحلة من خلال:

$=_{بطارية E + حمولة P +} P ^{بطارية E + حمولة P + مستشعر} ^{= بطارية E +} حمولة ^{P + مستشعر} ^{ }$

حيث EbatteryE_{battery} $E_{ba tt ery}$ سعة البطارية بوحدة واط/ساعة. كل واط إضافي يُقلل مدة الرحلة بشكل متناسب.

الاعتبارات الديناميكية الهوائية

قد تزيد وحدات الرادار من المساحة الأمامية للطائرة بدون طيار وسحبها. حتى الرادارات خفيفة الوزن قد تزيد قليلاً من حمل المحرك إذا لم تُركّب بعناية. صُمّم رادار سلسلة V200 من Linpowave (70×50×5.5 مم، 15 جم) ليكون مدمجًا ومدمجًا ، مما يُقلّل السحب مع توفير استشعار موثوق، كما هو موضح في دراساتنا حول تجنب عوائق الطائرات بدون طيار .

مزايا رادار الموجات المليمترية

يقدم رادار الموجات المليمترية العديد من الفوائد الرئيسية مقارنة بأجهزة الاستشعار التقليدية:

الموثوقية في جميع الأحوال الجوية : يعمل بشكل ثابت في المطر أو الضباب أو الغبار أو الإضاءة الخلفية القوية - وهي الظروف التي قد تفشل فيها الكاميرات أو أجهزة الاستشعار البصرية.
استهلاك منخفض للطاقة : متوسط استخدام الطاقة 4 وات، وهو أقل بكثير من الليدار (~10 وات).
تصميم خفيف الوزن : 15 جرامًا فقط، مما يسمح بزيادة سعة الحمولة أو تخصيص البطارية دون المساس بوقت الرحلة.

تجعل هذه الميزات رادار mmWave مثاليًا للطائرات بدون طيار العاملة في بيئات معقدة. لمزيد من التفاصيل الفنية، يُرجى الاطلاع على نظرة عامة على تقنية رادار Linpowave .

قياس التأثير على القدرة على التحمل أثناء الطيران

فكر في طائرة بدون طيار تستخدم لتوصيل الطرود في المناطق الحضرية:

البطارية: 100 واط في الساعة
قوة التحويم: 200 واط
حمولات أخرى: 5 وات

تركيب رادار Linpowave mmWave (استهلاك الطاقة 4 وات):

$tflight_with_radar=100200+5+4≈28.7 minutest_{flight\_with\_radar} = \frac{100}{200 + 5 + 4} \approx 28.7\ \text{minutes}$

بدون رادار: ~29.3 دقيقة

تقليل وقت الرحلة: 0.6 دقيقة (~2%)
بالمقارنة مع الليدار (150 جرام، 10 وات): ينخفض وقت الطيران إلى حوالي 25 دقيقة

يوضح هذا أن الرادار منخفض الطاقة وخفيف الوزن له تأثير ضئيل على التحمل مع تحسين السلامة بشكل كبير ، وهو أمر ضروري لعمليات الطائرات بدون طيار العملية.

استراتيجيات النشر العملية

لتحسين كل من السلامة والقدرة على التحمل، ضع في اعتبارك الاستراتيجيات التالية:

تنشيط الرادار الانتقائي
- يتم التنشيط أثناء الإقلاع أو الهبوط أو في المناطق المنخفضة الارتفاع والمليئة بالعقبات.
- تقليل تكرار المسح في الأماكن المفتوحة لتوفير الطاقة.
تحسين دورة العمل / فترة المسح
- ضبط فترات مسح الرادار بشكل ديناميكي استنادًا إلى البيئة وسرعة الطيران.
- حافظ على الوعي بالعقبات أثناء خفض متوسط استهلاك الطاقة.
دمج المستشعرات
- استخدم الكاميرات أو أجهزة الاستشعار الليدار عندما تسمح الظروف بذلك.
- قم بالتبديل إلى الرادار في ظروف الرؤية المنخفضة لتحقيق أقصى قدر من السلامة.
تركيب خفيف الوزن ومسطح
- قم بتركيب الرادار بالقرب من جسم الطائرة بدون طيار.
- قم بتحسين الكابلات والدعامات لتقليل السحب والوزن الإضافي.

إن اتباع هذه الممارسات يمكن أن يحد من تقليل وقت الرحلة إلى 2-3% مع توفير سلامة قوية للطائرات بدون طيار .

الاعتبارات الاقتصادية والسلامة

إن تقليل خسارة وقت الرحلة إلى الحد الأدنى (2-3%) يعد مقايضة مفيدة للوقاية من الحوادث.
في مجال الخدمات اللوجستية، قد تُحمّل كل دقيقة إضافية من الرحلة طردًا أو طردين إضافيين. ومع ذلك، قد يُسفر تصادم واحد بسبب عدم اكتشاف العوائق عن خسائر تُقدّر بآلاف الدولارات.

وبالتالي، يوفر رادار mmWave عائدًا مرتفعًا على الاستثمار من حيث السلامة والموثوقية التشغيلية، كما هو مفصل في تطبيقات Linpowave UAV .

خاتمة

يؤثر رادار Linpowave mmWave (15 جرامًا، 70×50×5.5 مم، 4 وات) بشكل طفيف على قدرة تحمل الطائرات بدون طيار.
يضمن الجمع بين التنشيط الانتقائي ودورة العمل ودمج المستشعر والتركيب المتدفق التوازن الأمثل بين السلامة ووقت الرحلة.
بالنسبة لعمليات الطائرات بدون طيار الصغيرة، يعد الرادار mmWave خفيف الوزن ومنخفض الطاقة والمقاوم لجميع الأحوال الجوية مكونًا أساسيًا للمهام الآمنة والفعالة؛ راجع منتج الرادار Linpowave V200 للرجوع إليه.

عربة التسوق

رادار الموجات المليمترية لتجنب العوائق: هل يؤثر على وقت طيران الطائرة بدون طيار؟