يشهد اقتصاد الطيران منخفض الارتفاع نموًا سريعًا في الوقت الحالي. ويعود ذلك إلى أن أفكار النقل الجوي الحضري (UAM) والنقل الجوي المتقدم (AAM) تتجسد في جميع أنحاء العالم. وتؤكد تقارير حديثة في هذا المجال، مثل "تحديث خريطة سوق النقل الجوي الحضري/النقل الجوي المتقدم العالمي لعام ٢٠٢٥"، وجود فرصة كبيرة: ١٥٠٤ منافذ إقلاع وهبوط عمودية (Vertiports ). تُعد هذه المراكز بنية تحتية حيوية لتشغيل طائرات الإقلاع والهبوط العمودية الكهربائية (eVTOL) والطائرات المسيرة، مما يجعل سلامتها وسلاسة تشغيلها أمرًا بالغ الأهمية.
في هذه المطارات العمودية الآلية المزدحمة، تبرز تقنية واحدة كمستشعر أساسي للسلامة والجدولة الجيدة: رادار الموجات المليمترية (mmWave) . يتميز هذا الرادار بأداء مذهل، مما يساعد على الحفاظ على سلامة الهواء المنخفض الارتفاع، ويسمح بأتمتة عالية المستوى.
أولاً: لماذا يصعب إدارة المنافذ العمودية، ولماذا يساعد رادار الموجات المليمترية
تواجه المطارات العمودية في المدن العديد من المشاكل الصعبة. فهناك عمليات إقلاع وهبوط كثيرة، وتيارات هوائية معقدة من المباني الشاهقة، وضرورة تشغيلها باستمرار، مهما كانت أحوال الطقس. ولا تستطيع أنظمة الرصد القياسية توفير بيانات موثوقة وعالية الدقة في جميع هذه الحالات.
يعد رادار الموجات المليمترية ، وخاصةً النوع المتقدم من الرادار الموجي المستمر المعدل بالتردد (FMCW) ، الطريقة الذكية لإصلاح هذه المشكلات.
1. رؤية الأهداف بوضوح وتتبع العديد منها في وقت واحد (MTT)
يستخدم رادار FMCW تغيرات طفيفة في التردد ضمن موجة مستمرة لقياس المسافة بدقة تصل إلى سنتيمتر واحد (وأحيانًا أفضل). هذا يعني أنه يستطيع بسهولة التمييز بين الأهداف العديدة التي تحلق بالقرب من بعضها البعض بسرعات مختلفة ومتابعتها. على سبيل المثال، في منطقة الاقتراب الرئيسية للمهبط العمودي، يستطيع الرادار تتبع ثلاث طائرات عمودية كهربائية (eVTOL) تنتظر الهبوط، بالإضافة إلى تتبع طائرة بدون طيار تحلق على ارتفاع منخفض.
رأي الخبراء: تشير تقارير ناسا إلى أن أنظمة مراقبة المطارات العمودية يجب أن توفر بيانات دقيقة عن السرعة والمسافة والزاوية. ويرجع ذلك إلى أن البيانات الدقيقة من رادار FMCW هي المعلومات الأساسية التي تحتاجها أنظمة إدارة الحركة الجوية الآلية (ATM) لتخطيط عمليات الإقلاع والهبوط وتجنب حوادث الاصطدام.
2. يعمل في أي طقس، طوال الوقت، ويستهلك طاقة قليلة
تستطيع الموجات المليمترية (من 30 إلى 300 جيجاهرتز) اختراق المطر والثلج والضباب بسهولة. ولا يؤثر الطقس كثيرًا على الرادار. وهذا مهم لأنه حتى في حالة انعدام الرؤية (في حالة الهبوط العمياء)، لا يزال بإمكان المطار العمودي توفير بيانات ملاحة وتتبع موثوقة.
كما أن وحدات رادار mmWave (مثل تلك التي طورتها شركة Linpowave) تستهلك طاقة قليلة وهي مصممة للتشغيل المستمر. على سبيل المثال، يمكنك معرفة المزيد عن مجموعة منتجات Linpowave على موقعها الإلكتروني الرسمي. نينغبو Linpowave +1
II. كيف تتكامل التكنولوجيا: إنشاء شبكة مراقبة ذكية
تحتاج أنظمة المطارات العمودية الجديدة إلى خطط احتياطية وميزات ذكية. يُعد رادار الموجات المليمترية المستشعر الرئيسي، ويستخدم الذكاء الاصطناعي وأجهزة استشعار أخرى لتحسين الأتمتة وتحديد التهديدات بشكل أفضل.
1. الذكاء الاصطناعي في الداخل: رصد التهديدات في الوقت الفعلي
عندما يكون المنفذ العمودي مشغولاً، يقوم الرادار بإنشاء كميات هائلة من البيانات. يمكن لرادار mmWave مع AI Edge Computing القيام ببعض الأشياء:
التمييز بين الأشياء: يستخدم الذكاء الاصطناعي معلومات مثل حجم وسرعة الأجسام (المقطع الراداري، RCS) للتمييز فورًا بين طائرة عمودية كهربائية، أو طائرة بدون طيار صغيرة (UAS)، أو طائر، أو حتى حطام جسم غريب (FOD). هذا يُوقف الإنذارات الكاذبة ويبدأ باتخاذ إجراءات السلامة الصحيحة.
التخطيط المُسبق: يتحقق النظام باستمرار من المدرجات ومواقف السيارات. ويمكنه توقع احتمالية حدوث أي تعارض، مما يُمكّنه من إدارة حركة المرور تلقائيًا (الأتمتة عالية المستوى، HLA).
2. خلط أجهزة الاستشعار: وجود خطة احتياطية
لضمان أقصى درجات الأمان، يعمل رادار الموجات المليمترية كأداة رئيسية لتحديد الموقع. ويستقبل بيانات من أنظمة أخرى مثل:
LiDAR (رادار الليزر): يوفر خرائط ثلاثية الأبعاد مفصلة للغاية للأرض والأشياء القريبة.
الكاميرات (البصرية/الأشعة تحت الحمراء): تستخدم للتأكد من طبيعة الكائن والحصول على تفاصيل مرئية.
MLAT (Multilateration) / ADS-B: يستقبل معلومات حول هوية الطائرة وخطتها.
بدمج كل هذه البيانات، يُغطي الرادار الكاميرات عند سوء الأحوال الجوية. والنتيجة شبكة مراقبة عمودية ذات تغطية شاملة، مع العديد من النسخ الاحتياطية، وموثوقة للغاية.
ثالثًا: ما الذي يُحرك السوق وما هو مستقبل الطيران على ارتفاعات منخفضة؟
تُظهر بيانات السوق بوضوح الدور المهم لرادار الموجات المليمترية في البنية التحتية لأنظمة الدفاع الجوي. وتشير التقارير الأخيرة إلى أنه من المتوقع أن يشهد سوق رادار الموجات المليمترية نموًا قويًا. على سبيل المثال، يشير أحد التقارير إلى أن حجم سوق رادار الموجات المليمترية العالمي بلغ 1.68 مليار دولار أمريكي في عام 2025، ومن المتوقع أن يُحقق معدل نمو سنوي مركب قدره 15.3% حتى عام 2035. نينغبو لينبو ويف +1
إن إنشاء البنية التحتية الآمنة والمعيارية للمطار العمودي هو الخطوة الأولى لنمو AAM على مستوى العالم. يوفر رادار mmWave حلاً قياسيًا يعمل بشكل موثوق في أنظمة الطقس والقواعد المختلفة.
نتوقع أن يظل رادار الموجات المليمترية (mmWave) بمثابة "مراقب للسلامة" مع تزايد شيوع رحلات الطائرات العمودية الكهربائية (eVTOL). ستتحول المطارات العمودية من مجرد أفكار إلى مراكز نقل حقيقية مؤمنة بأجهزة استشعار متطورة. ستساعد هذه التقنية سوق الطائرات العمودية العالمية على تحقيق هدفها البالغ 5.379 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2032 .
التعليمات
س1: لماذا لا يمكن للموانئ العمودية استخدام الكاميرات أو LiDAR لمشاهدة الأشياء؟
ج١: تتوقف الكاميرات والليدار عن العمل بكفاءة في الأحوال الجوية السيئة أو الظلام. تحتاج الكاميرات إلى ضوء. يواجه الليدار صعوبة في التعامل مع المطر أو الغبار. لهذا السبب، نحتاج إلى رادار الموجات المليمترية. يعمل الرادار بكفاءة ويعطي بيانات دقيقة مهما كانت الأحوال الجوية، مما يضمن سلامة الجميع على الدوام.
س2: لماذا يعتبر رادار FMCW أفضل من الرادار النبضي القديم؟
ج٢: رادار FMCW أفضل، ويرجع ذلك أساسًا إلى دقته العالية في تحديد المسافات واستهلاكه للطاقة الأقل . فهو لا يرى سوى أجسام على بُعد سنتيمترات فقط. وهذا مهم في المطارات العمودية المزدحمة حيث تكون الأشياء متقاربة. بالإضافة إلى ذلك، يستهلك تصميمه طاقة أقل، وهو أمر جيد للأنظمة التي تعمل باستمرار.
س3: كيف يساعد رادار المطار العمودي الطائرات العمودية الكهربائية على الهبوط بمفردها؟
ج٣: يُزوّد الرادار طائرات eVTOL بمعلومات طيران دقيقة . ويُخبر الطائرة بالحالة الحالية لمنطقة الهبوط (مثل تغيرات الرياح أو وجود أجسام على المنصة). يستخدم حاسوب الطيران هذه البيانات الموثوقة، مما يُساعد طائرات eVTOL على الهبوط بأمان ودقة، حتى في حال ضعف رؤية الطيارين أو عند أتمتة العملية بالكامل.
س4: ما هو مقدار نمو سوق رادار mmWave في AAM؟
ج٤: توقعات السوق ممتازة. يُعد رادار الموجات المليمترية أساسيًا لجعل المطارات العمودية ذكية وآمنة في جميع الأحوال الجوية. لذلك، من المتوقع أن يشهد حجم السوق نموًا كبيرًا. ويتوقع خبراء الصناعة استمرار نمو السوق بقوة، مما سيساعد سوق الطائرات بدون طيار (AAM) العالمي على الوصول إلى ٥٫٣٧٩ مليار دولار أمريكي بحلول عام ٢٠٣٢ .