スマート港の建設が加速するにつれ、緊急のスペアパーツの配送、港の検査、コンテナのデータ収集を容易にすることで、貨物の回転効率を向上させるための、ドローンベースの船舶と港の協調物流が重要なシナリオとして浮上しています。しかし、低高度での活動は、複雑な電磁環境、高密度の金属機器、海に近い高湿度と塩分、24時間のミッションなど、多くの困難に直面します。データによると、港湾物流ドローン運用の初期段階での失敗率は 8.7% でした。
この記事では、60 ～ 81 GHz のミリ波レーダーに焦点を当てます。このレーダーは、その貫通能力、堅牢な耐干渉性能、センチメートル レベルの精度により、スマート ポートの低高度物流エコシステムを保護するための重要な実現要因として浮上しています。
1. 60 ～ 81 GHz ミリ波レーダーで港の金属干渉、塩霧、高湿度を解決
60 ～ 81 GHz レーダーの波長 (約 3.7 ～ 5 mm) は、過酷な沿岸環境でも優れたパフォーマンスを保証します。これは、継続的なドローン物流業務を確保するために不可欠です。
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塩霧減衰に対する耐性: 極端な実験室条件下では、検出パフォーマンスの低下は 10% 未満であり、赤外線センサーや視覚センサーを上回ります (完全に故障に近い)。
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現実世界の利点: 塩霧日が年間平均 120 日ある寧波舟山港では、このレーダーを搭載したドローンの運用可能時間が 45% から 92% に増加しました。
コンテナや岸壁クレーンからの強い反射を除去するために、レーダーは MIMO アンテナ テクノロジーと CFAR アルゴリズムを使用して、有効なターゲットと金属クラッターを区別します。
事例: 陽山自動ターミナルでは、16 チャネルのアンテナ アレイと適応型信号処理により、誤警報率が 23% ～ 1.8% で、金属が密な環境でも安定した検出を保証します。
2.センチメートルレベルの精度: 小さな港湾エリアでの正確な航行を可能にします
狭いコンテナ通路内での正確な作業は、低空の港湾物流にとって不可欠です。 この要件を満たすために、60 ～ 81 GHz レーダーはセンチメートルレベルの分解能 (距離分解能 5 cm、角度分解能 0.5°) を提供します。
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深セン塩田港のドローンは、正確な経路補正を使用して、コンテナ間の 3 メートルの隙間を通過します。20 fps で 360° スキャンすることで、経路補正精度は ±10 cm 以内に留まり、コンテナの屋根への正確な降下を保証します。
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包括的な監視: 広州南沙港の固定レーダーは半径 500 メートルをカバーし、視覚的な死角を排除し、地上車両との衝突を防ぎます。
データによると、精密配送の成功率は 88% から 99.5% に増加し、狭いスペースでの安全性は 3 倍増加しました。
3.全天候型耐干渉: 複雑な EM 環境でも 24 時間年中無休のポート動作を保証
ポートには、24 時間稼働する信頼性の高いセンサーが必要です。
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夜間ミッション。
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雨、霧、砂埃
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視界不良状態
2023 年の台風ドクスリの際、強風（レベル 8）、大雨、視程 50 m 未満にもかかわらず、レーダーのおかげでアモイ港での緊急ドローン配達が中断されることなく行われました。
岸壁通信、船舶航法、電力機器からの電磁干渉に対処するために、レーダーは周波数ホッピングと IEC 61000-4-3 レベル 3 電磁シールド技術を採用しています。
電磁波強度が 40 V/m であっても、天津港の検出精度は 99.2% 以上を維持しました。
4.カルマン フィルタリングと動的追跡: 船舶と車両の衝突の早期予測
港の低高度ゾーンには、ドローン、船舶、地上車両、人員など、さまざまな動的ターゲットが存在します。レーダーはカルマン フィルタリングを使用して、次の 3 秒間の移動軌跡を予測します。
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青島港の衝突回避: レーダーは船舶の接岸速度 (0.1 ～ 0.3 m/s) とクレーンの回転角度をリアルタイムで追跡し、自動 UAV 回避操作を 0.3 秒でトリガーします。
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広州南沙港では、衝突率が 0.3% から 0.01% 未満に減少し、動的目標事前警告精度は 99.8% に達しました。
5.軽量かつ低電力設計で UAV のペイロードと耐久性を向上
港湾物流ドローンのペイロードは軽量かつ低出力である必要があります。 60 ～ 81 GHz レーダーはこれらの要件をすべて完全に満たしています。
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コンパクト設計: ポート モジュールの重量は通常 20 グラム未満です。
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設置コストが低い消費電力はわずか 5 W で、24 時間の連続稼働をサポートします。
寧波舟山港では、15 日間で 100 台のドローンがアップグレードされ、コストは LiDAR ソリューションより 60% 低くなりました。
6.マルチセンサー フュージョン: 港湾 UAV コラボレーションのための包括的な安全ネットワークの開発
単一のセンサーでは、考えられるすべてのポート状態に対応できるわけではありません。レーダーと光学/赤外線センサーが連携して全体的な安全性を確保します。
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レーダー + ビジョン: 深セン塩田港では、レーダーが長距離の検出と動的追跡を処理し、カメラ センサーが近距離の識別を処理します。雨や霧が発生すると、レーダーが引き継ぎます。
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システムの安定性の向上: 認識の冗長性が 30% 増加し、異常気象でも 99.9% の動作信頼性が可能になりました。
結論: スマート港低空物流における主要な技術トレンド
現在、スマート港物流の中核テクノロジーは 60 ～ 81 GHz のミリ波レーダーであり、これにより全天候型の高精度 UAV 運用が可能になります。
次のことを保証します:
✔ 高湿度の塩霧を正確に検知します。
✔ 金属反射干渉から保護します。
✔ 狭い空間でセンチメートルレベルの位置特定が可能です。
✔ 電磁干渉を回避することで、動的な障害物追跡を改善します。
このテクノロジーは、将来の進歩（高解像度、より深い AI 統合、5G との連携）により、スマート港物流の大規模化、自動化、無人展開を加速します。