مع تسارع بناء الموانئ الذكية، ظهرت الخدمات اللوجستية التعاونية في موانئ السفن القائمة على الطائرات بدون طيار كسيناريو رئيسي لتحسين كفاءة دوران البضائع من خلال تسهيل تسليم قطع الغيار في حالات الطوارئ، وتفتيش الموانئ، وجمع بيانات الحاويات. ومع ذلك، تواجه العمليات على ارتفاعات منخفضة عددًا من الصعوبات، بما في ذلك البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة، والمعدات المعدنية الكثيفة، والرطوبة العالية والملوحة القريبة من البحر، والمهمات التي تستغرق 24 ساعة. وفقًا للبيانات، حققت عمليات الطائرات بدون طيار اللوجستية في الموانئ معدل فشل في المرحلة المبكرة بنسبة 8.7%.
تركز هذه المقالة على رادار الموجات المليمترية 60-81 جيجاهرتز، والذي برز كعامل تمكين حاسم لتأمين النظام البيئي اللوجستي للمنفذ الذكي على ارتفاعات منخفضة نظرًا لقدرته على الاختراق، وأداء قوي ضد التداخل، ودقة على مستوى السنتيمتر.
1. حل التداخل المعدني والضباب الملحي والرطوبة العالية في المنافذ باستخدام رادار الموجة المليمترية بتردد 60-81 جيجا هرتز
يضمن الطول الموجي للرادار 60-81 جيجا هرتز (حوالي 3.7-5 ملم) أداءً فائقًا في البيئات الساحلية القاسية - وهو أمر ضروري لضمان العمليات اللوجستية المستمرة للطائرات بدون طيار.
-
مقاومة التوهين الناتج عن الضباب الملحي: في ظل ظروف المختبر القاسية، ينخفض أداء الكشف بنسبة أقل من 10%، ويتفوق على أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء والمرئية (شبه الفشل التام).
-
الفوائد الواقعية: في ميناء نينغبو-تشوشان، الذي يبلغ متوسطه 120 يومًا من الضباب الملحي سنويًا، زادت الطائرات بدون طيار المجهزة بهذا الرادار من وقت التشغيل التشغيلي من 45% إلى 92%.
للتخلص من الانعكاسات القوية من الحاويات ورافعات الرصيف، يستخدم الرادار تقنية هوائي MIMO وخوارزميات CFAR للتمييز بين الأهداف الصحيحة والفوضى المعدنية.
الحالة: في محطة يانغشان الآلية، أدت مجموعة هوائي مكونة من 16 قناة ومعالجة إشارات تكيفية إلى تقليل معدلات الإنذارات الكاذبة من 23% إلى 1.8%، مما يضمن اكتشافًا مستقرًا في البيئات كثيفة المعادن.
2. دقة على مستوى السنتيمتر: السماح بالتنقل الدقيق في مناطق الموانئ الصغيرة
يعد التشغيل الدقيق داخل ممرات الحاويات الضيقة أمرًا ضروريًا للوجستيات الموانئ على ارتفاعات منخفضة. لتلبية هذا المتطلب، يوفر الرادار 60-81 جيجا هرتز دقة على مستوى السنتيمتر (دقة مسافة 5 سم ودقة زاوية 0.5 درجة).
-
تستخدم الطائرات بدون طيار في ميناء Shenzhen Yantian تصحيحًا دقيقًا للمسار للتنقل عبر فجوات تبلغ 3 أمتار بين الحاويات. من خلال المسح بزاوية 360 درجة بمعدل 20 إطارًا في الثانية، تظل دقة تصحيح المسار في حدود ±10 سم، مما يضمن النزول الدقيق إلى أسطح الحاويات.
-
المراقبة الشاملة: تغطي الرادارات الثابتة في ميناء قوانغتشو نانشا نصف قطر يبلغ 500 متر، مما يزيل النقاط العمياء البصرية ويمنع الاصطدامات بالمركبات الأرضية.
تشير البيانات إلى أن نسبة نجاح التسليم الدقيق زادت من 88% إلى 99.5%، كما زادت السلامة في الأماكن الضيقة بمقدار 3 مرات.
3. مقاومة التداخل في جميع الأحوال الجوية: ضمان تشغيل المنافذ على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع في بيئات EM المعقدة
تتطلب المنافذ أجهزة استشعار يمكن الاعتماد عليها تعمل على مدار الساعة.
-
المهام الليلية.
-
المطر والضباب والغبار
-
ظروف الرؤية المنخفضة
خلال إعصار دوكسوري في عام 2023، على الرغم من الرياح القوية (المستوى 8) والأمطار الغزيرة والرؤية التي تقل عن 50 مترًا، سمح الرادار بتوصيل شحنات الطوارئ بطائرات بدون طيار في ميناء شيامن دون انقطاع.
للتعامل مع التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن اتصالات الرصيف وملاحة السفن ومعدات الطاقة، يستخدم الرادار التنقل بين الترددات وتقنيات التدريع الكهرومغناطيسي IEC 61000-4-3 المستوى 3.
حتى مع كثافة كهرومغناطيسية تبلغ 40 فولت/دقيقة، ظلت دقة الكشف في ميناء تيانجين أعلى من 99.2%.
4. تصفية كالمان والتتبع الديناميكي: التنبؤ المبكر باصطدام السفن والمركبات
تحتوي المنطقة المنخفضة الارتفاع بالميناء على مجموعة متنوعة من الأهداف الديناميكية، بما في ذلك الطائرات بدون طيار والسفن والمركبات الأرضية والأفراد. يستخدم الرادار تصفية كالمان للتنبؤ بمسارات الحركة خلال الثواني الثلاث القادمة.
-
تجنب الاصطدام في ميناء تشينغداو: يتتبع الرادار سرعات رسو السفن (0.1-0.3 م/ث) وزوايا دوران الرافعة في الوقت الفعلي، مما يؤدي إلى إجراء مناورات تلقائية لتجنب الطائرات بدون طيار في 0.3 ثانية.
-
في ميناء قوانغتشو نانشا، انخفضت معدلات الاصطدام من 0.3% إلى <0.01%، ووصلت دقة التحذير المسبق للهدف الديناميكي إلى 99.8%.
5. يمكنك زيادة حمولة الطائرات بدون طيار وقدرتها على التحمل من خلال تصميم خفيف الوزن ومنخفض الطاقة
يجب أن تكون حمولات الطائرات بدون طيار الخاصة بلوجستيات الموانئ خفيفة الوزن ومنخفضة الطاقة. يلبي الرادار بتردد 60-81 جيجا هرتز جميع هذه المتطلبات بشكل مثالي.
-
تصميم مضغوط: تزن وحدات المنافذ عادةً أقل من 20 جرامًا.
-
تكاليف التركيب منخفضة. يبلغ استهلاك الطاقة 5 وات فقط، مما يدعم التشغيل المستمر لمدة 24 ساعة.
في ميناء Ningbo-Zhoushan، تمت ترقية 100 طائرة بدون طيار في 15 يومًا، بتكاليف أقل بنسبة 60% من حلول LiDAR.
6. دمج أجهزة الاستشعار المتعددة: تطوير شبكة أمان شاملة للتعاون في مجال الطائرات بدون طيار في الموانئ
لا تستطيع أجهزة الاستشعار الفردية التعامل مع جميع ظروف المنفذ المحتملة. تعمل أجهزة الاستشعار الرادارية والبصرية/الأشعة تحت الحمراء معًا لضمان السلامة العامة.
-
الرادار + الرؤية: في ميناء Shenzhen Yantian، يتعامل الرادار مع الكشف بعيد المدى والتتبع الديناميكي، بينما تتعامل مستشعرات الكاميرا مع تحديد المدى القريب؛ عندما يهطل المطر أو الضباب، يتولى الرادار المهمة.
-
تحسين استقرار النظام: زاد تكرار الإدراك بنسبة 30%، مما يسمح بموثوقية تشغيلية بنسبة 99.9% حتى في الظروف الجوية القاسية.
الاستنتاج: الاتجاهات التكنولوجية الرئيسية في الخدمات اللوجستية منخفضة الارتفاع للمنافذ الذكية
التكنولوجيا الأساسية للخدمات اللوجستية للموانئ الذكية هي الآن رادار بموجات مليمترية بتردد 60-81 جيجا هرتز، والذي يسمح بعمليات الطائرات بدون طيار عالية الدقة في جميع الأحوال الجوية.
يضمن ما يلي:
✔ استشعار دقيق للضباب الملحي عالي الرطوبة.
✔ يحمي من تداخل انعكاس المعادن.
✔ يتيح التعريب على مستوى السنتيمتر في المساحات الضيقة.
✔ يعمل على تحسين التتبع الديناميكي للعوائق عن طريق تجنب التداخل الكهرومغناطيسي.
ستعمل هذه التكنولوجيا على تسريع النشر الموسع والآلي وغير المأهول للوجستيات الموانئ الذكية مع التطورات المستقبلية (دقة أعلى، وتكامل أعمق للذكاء الاصطناعي، والتعاون مع 5G).