مع توسع اقتصاد الارتفاعات المنخفضة، المدعوم بالطائرات بدون طيار، وطائرات الخدمات اللوجستية، ومنصات التفتيش المستقلة، والخدمات الجوية الجديدة، فإن أحد التحديات يحدد بهدوء مدى تقدم الصناعة: الاستشعار الآمن والموثوق به بالقرب من الأرض.
يبدو الطيران على ارتفاع منخفض بسيطًا. في الواقع، هو البيئة الأكثر تعقيدًا في مجال الطيران. يتغير المشهد بسرعة. تظهر خطوط الكهرباء فجأةً وبشكل غير متوقع. يتغير الطقس كل بضع دقائق. تنخفض الرؤية بشكل غير متوقع. تعاني أجهزة الاستشعار التقليدية من عدم الاستقرار. تتطلب الجهات التنظيمية مستويات أعلى من الضمان.
لهذا السبب، يُرسّخ رادار الموجات المليمترية (mmWave) مكانته بسرعة كتقنية الإدراك الأساسية للعمليات منخفضة الارتفاع. فهو يُوفّر ما كافح القطاع لتحقيقه: إدراك متسق قائم على الفيزياء في ظل ظروف واقعية غير مثالية.
1. البيئات المنخفضة الارتفاع قاسية، ويزدهر الرادار فيها.
تواجه الطائرات بدون طيار مجموعة غير متوقعة من العوائق والمتغيرات البيئية على مسافة تقل عن 120 مترًا:
المطر والضباب والضباب
الغبار الناتج عن البناء والزراعة
النباتات كثيفة
أصبحت الهياكل الحضرية مزدحمة.
خطوط الكهرباء، الفروع، الرافعات، والكابلات.
في البيئات المنظمة والنظيفة، تُقدم أجهزة الاستشعار البصرية، مثل الرؤية والليدار، أداءً رائعًا. ومع ذلك، نادرًا ما يكون الاقتصاد في الارتفاعات المنخفضة نظيفًا.
يعمل رادار الموجات المليمترية بشكل مستقل عن الضوء والملمس واللون والطقس، مما يسمح بكشف مستقر حتى في ظروف الرؤية شبه المعدومة. هذه الميزة المادية هي أساس أهميته المتزايدة.
2. يوفر الرادار نوعًا من الوعي لا تستطيع أجهزة الاستشعار الأخرى توفيره.
يوفر رادار mmWave ما يلي:
مدى المسافة.
معلومات الزاوية
السرعة النسبية
توقيعات الحركة والحركة الدقيقة
الاختراق من خلال الضباب والغبار والنباتات
وهذا يعني أن الطائرة بدون طيار تفعل أكثر من مجرد "الرؤية".
فهو يفهم أن:
ما الذي يتحرك:
كم هو سريع الحركة.
ما إذا كان هناك جسم يقترب
سواء كانت البيئة مستقرة أو ديناميكية
ويؤدي هذا إلى إدراك أكثر موثوقية للمخاطر، وهو أمر ضروري لعمليات الطائرات بدون طيار المستقلة أو شبه المستقلة.
3. مستشعر مصمم لتلبية متطلبات BVLOS والمتطلبات التنظيمية.
يعتمد تقدم اقتصاد الطيران منخفض الارتفاع بشكل كبير على موافقات BVLOS (ما وراء خط الرؤية). وتطرح هيئات السلامة حول العالم أسئلةً مختلفةً حول هذا السؤال.
"إذا لم يتمكن المشغل من رؤية الطائرة بدون طيار، فكيف ترى الطائرة بدون طيار العالم؟"
تواجه الكاميرات صعوبة في ظروف الإضاءة المنخفضة أو الضباب.
إن المطر والثلوج والجسيمات المحمولة في الهواء تعيق أداء LiDAR.
حتى عندما تفشل كل الوسائل الأخرى في تلبية توقعات الكشف والتجنب، فإن الرادار يوفر خط أساس موثوق.
مع تسريع الهند والولايات المتحدة وأوروبا وجنوب شرق آسيا لأطر BVLOS، يبرز رادار mmWave كتكنولوجيا تمكينية رئيسية، لا سيما من أجل:
التفتيش من مسافة بعيدة
مراقبة شبكة الكهرباء وخطوط الأنابيب
الممر اللوجستي
طرق توصيل الأدوية
مسارات الاستجابة للطوارئ
4. يعمل رادار mmWave على تحسين استقرار الطيران المستقل.
حتى في ظروف الطقس المتغيرة، تتطلب العمليات منخفضة الارتفاع التحكم الدقيق في الارتفاع والوعي بالعقبات.
يعمل رادار mmWave على تعزيز:
✔ قادرة على الحفاظ على الارتفاع
حتى عند المرور فوق الأسطح العاكسة، أو الماء، أو النباتات، أو الأرض غير المستوية، يظل قياس المدى ثابتًا.
✔ تقنيات تجنب العوائق
كشف الأسلاك والأعمدة والفروع والأهداف المتحركة على مسافات معقولة.
✔ خطط لمسارك
يتم استخدام الاستشعار المستمر عند إجراء مناورات ديناميكية في التضاريس المعقدة.
✔ زائدة عن الحاجة
توفر طبقة احتياطية تعتمد على الرادار الحماية ضد فشل المستشعر الفردي.
لهذا السبب، تعتمد العديد من منصات الطائرات بدون طيار من الجيل التالي هياكل استشعار هجينة تجمع بين الرادار والرؤية وتقنية الليدار. ويسد كل مستشعر فجوة مختلفة.
5. التطبيقات التي يُحدث فيها الرادار أكبر فرق
يعتمد الاقتصاد منخفض الارتفاع على العمل في العالم الحقيقي - المهام التي تتطلب التعرض لبيئات غير متوقعة. يعمل رادار mmWave على تحسين الموثوقية بشكل كبير في:
فحص خطوط الكهرباء (الكشف عن الأجسام الرقيقة)
مراقبة خطوط أنابيب النفط والغاز
رسم الخرائط الحضرية وجمع البيانات في ثلاثة أبعاد
مراقبة الزراعة في الحقول المتربة
أتمتة العمليات الجوية في المستودعات والمصانع.
البحث والإنقاذ أثناء ظروف انخفاض الرؤية
العمليات في الموانئ ومواقع التعدين والمرافق الصناعية
يصبح الرادار ضروريًا وليس اختياريًا أينما كانت البيئة مليئة بالتحديات.
6. يكمل الرادار أجهزة الاستشعار الأخرى، لكنه لا يحل محلها.
من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن الرادار بديل للكاميرات أو الليدار. في الواقع
توفر الرؤية التصنيف بالإضافة إلى الملمس.
يولد LiDAR سحبًا نقطية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة.
يوفر الرادار الوعي بالحركة والموثوقية في جميع الأحوال الجوية.
وتتمتع الطائرات بدون طيار ذات الأداء الأفضل بدمج هذه العناصر الثلاثة.
إن هذا البناء الهجين هو ما يسمح بتوفير خدمات قابلة للتطوير على ارتفاعات منخفضة حقًا.
الاستنتاج: تم تطوير طبقة استشعار لمستقبل الطيران على ارتفاعات منخفضة
لا يعتمد نمو اقتصاد الطيران منخفض الارتفاع على مجرد هياكل الطائرات والبطاريات وخوارزميات التحكم في الطيران، بل يعتمد كليًا على الثقة - الثقة في قدرة الطائرات المسيرة على الطيران بأمان واستقلالية وبشكل متوقع على ارتفاعات منخفضة في العالم الحقيقي.
يستجيب رادار mmWave لهذا المطلب بـ:
الاستقرار بغض النظر عن الطقس
الاختراق من خلال البيئات الصعبة.
فهم الحركة والسرعة
الإدراك الذي يمكّن BVLOS
الكشف المتسق في المواقف التي تفشل فيها أجهزة الاستشعار البصرية
ومع تسارع البلدان نحو دمج الطائرات بدون طيار في الحياة اليومية ــ من الخدمات اللوجستية إلى التفتيش ــ فإن السؤال حول ما إذا كانت الطائرات بدون طيار ستستخدم رادار mmWave يصبح أقل أهمية.
يعتمد الأمر على مدى سرعة تحول الطائرات بدون طيار المجهزة بالرادار إلى المعيار الصناعي.
التعليمات
1. ما هي أهمية رادار mmWave لعمليات الطائرات بدون طيار على ارتفاعات منخفضة؟
إنه يعمل بشكل موثوق في ظروف الضباب والمطر والغبار وانخفاض الرؤية، مما يسمح برحلات أكثر أمانًا عندما تفشل أجهزة الاستشعار البصرية.
2. كيف يتم التمييز بين الرادار والرؤية والليدار؟
يكتشف الرادار جميع الظروف الجوية ويوفر معلومات عن السرعة، بينما توفر الرؤية معلومات عن الملمس، ويوفر الليدار خرائط ثلاثية الأبعاد مفصلة. وهما متكاملان.
3. هل يدعم رادار mmWave شهادة BVLOS؟
نعم. وفقًا للجهات التنظيمية، تزداد أهمية الرادار في أنظمة الكشف والتجنب المستخدمة في مهمات الطيران العمودي منخفض الرؤية (BVLOS).
4. هل يعمل الرادار في الليل؟
نعم. لا يؤثر الضوء المحيط على استشعار الموجات المليمترية.
5. هل يستطيع الرادار اكتشاف الأجسام الرقيقة، مثل الأسلاك؟
يمكن للرادارات عالية الدقة اكتشاف الكابلات والفروع والعقبات الرفيعة الأخرى من مسافة معقولة.
6. هل سيحل الرادار في نهاية المطاف محل LiDAR والكاميرات؟
لا، بل يُحسّن أداءها. أكثر الطائرات بدون طيار موثوقيةً تستخدم الاستشعار الهجين.
7. هل الرادار مناسب للمركبات الجوية غير المأهولة خفيفة الوزن؟
يمكن للطائرات متعددة الدوارات والطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة الصغيرة الاستفادة من وحدات الرادار الحديثة، والتي هي مدمجة وخفيفة الوزن.