در سالیان اخیر افزایش پرواز پرنده‌های بدون سرنشین کوچک (Drone) بر فراز شهرها باعث ایجاد یک چالش برای مراجع ذی‌صلاح مدیریت حریم هوایی شده است. در یک محیط شهری مناطق مختلفی از جمله زندان‌ها، مراکز پلیس و برخی از ساختمان‌های دولتی وجود دارد که حریم هوایی آن‌ها به دلیل مسائل امنیتی محافظت شده هستند. از سوی دیگر گسترش مفهوم تاکسی‌های هوایی و حمل‌ونقل درون شهری با هواگردهای خودران این نگرانی را دوچندان کرده است. در همین راستا FAA تلاش زیادی برای ارائه قوانین و چارچوب‌های پرواز در حریم‌های شهری انجام داده است. علاوه بر این FAA در این سال‌ها از شرکت‌های فعال در زمینه هوانوردی و فناوری‌های نوین درخواست ارائه راهکارهایی برای مدیریت ایمن ترافیک هوایی این هواگردها کرده است.

اخیرا شرکت‌های Fortem Technologies و Unifly به دنبال ارائه راه حلی برای مشکل مدیریت ترافیک سیستم‌های بدون سرنشین[1] (UTM) هستند. آن‌ها طرح‌هایی برای بررسی ورود و خروج پرنده‌های بدون سرنشین و تاکسی‌های هوایی به منظور فراهم کردن حریم هوایی دولتی و نظامی ارائه کرده‌اند. راه‌حل این شرکت‌ها برای حل مشکل مدیریت ترافیک پرنده‌های بدون سرنشین ارائه پلتفرم SkyDome AI و رادار TrueView از شرکت Fortem و همچنین پلتفرم شناسایی و موقعیت‌یابی[2] (BLIP) از شرکت Unifly است.

ردیابی پرنده‌های بدون سرنشین و شناسایی الکترونیکی (BLIP)

طرح UTM شرکتUnifly  برای ایمن‌سازی ادغام پرنده‌های بدون سرنشین داخل حریم هوایی، مقامات مدیریت ترافیک هوایی شهری یا منطقه‌ای را به خلبان‌ها متصل می‌کند. از این طریق مقامات می‌توانند پرواز پرنده‌های بدون سرنشین را ببینند و تایید کنند و نواحی غیرممکن پرواز را به صورت بلادرنگ مدیریت کنند. همچنین خلبان‌های پرنده‌های بدون سرنشین می‌توانند پرنده‌های خود را مدیریت کنند و برای آن‌ها برنامه‌ریزی لازم را انجام دهند. علاوه بر این تاییدیه‌های پروازی را به صورت برخط با مقررات محلی و بین‌المللی دریافت کنند.

پلتفرم BLIP مناسب نیازهای خاص ارائه‌دهندگان سرویس UTM، مقامات محلی و اپراتورهای پرنده‌های بدون سرنشین است. برای تضمین ایمنی ترافیک پرنده‌های بدون سرنشین، لازم است که موقعیت دقیق این پرنده‌ها شناسایی شود. بنابراین ردیابی برای پرنده‌های بدون سرنشین به ویژه در مواردی که پرنده خارج از دید اپراتور پروازمی‌کند، یک قابلیت کلیدی محسوب می‌شود. پلتفرم BLIP یک دستگاه کوچک و سبک است که مستقل از سیستم‌های یک هواگرد، می‌تواند مکان دقیق آن را مشخص و به‌طور سراسری انتشار دهد. این پلتفرم برای انجام عملیات خود همه توابعی که ممکن است مورد نیاز باشند را ترکیب می‌کند. این توابع شامل موارد زیر است:

  • پشتیبانی بسیار دقیق از تمام سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی(GNSS) از جمله GPS، Galileo، Glonass و Beidou
  • ارتباطات سلولی چندباندی (LTE Category 1)
  • باتری یکپارچه با پشتیبانی شارژ بی‌سیم
  • شتاب‌سنج + ژایروسکوپ + مغناطیس‌سنج
  • حسگر فشار (ارتفاع‌سنج)
  • حسگر دما
  • حافظه FRAM برای حافظه پنهان پرواز
  • ارتباط امن با استفاده از پروتکل TLS v1.2

حل مشکلات فضای هوایی پرنده‌های بدون سرنشین

در واقع پلتفرم BLIP یک دستگاه شناسایی الکترونیکی خودکار است و از لحظه‌ای که دستگاه حرکت عمودی پرنده را حس می‌کند، اطلاعات ردیابی را از طریق شبکه بی‌سیم LTE به UTM ارسال می‌کند. علاوه بر این، BLIP از پروتکل بلوتوث با انرژی کم (BLE) برای انتشار شناسه الکترونیکی drone، موقعیت سه بعدی و موقعیت مکان برخاست مطابق با الزامات قانونی اروپا برای پروازهای drone استفاده می‌کند.

این اطلاعات به صورت بلادرنگ از طریق برنامه‌های کاربردی ایمن برای مقامات مربوطه قابل دسترسی است. به عنوان مثال یک گشت پلیس می‌تواند تمام جزئیات هواپیماهای بدون سرنشین در حال پرواز در فاصله 200 متری خود را دریافت کند.

رادار TrueView

خانواده رادار TrueView با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی هوایی و زمینی ارائه شده است. این رادار برای شناسایی، ردیابی، دسته‌بندی اشیاء هوایی و موانع طراحی شده است. همچنین TrueView به صورت بلادرنگ آگاهی از وضعیت و اطلاعات موقعیتی را برای نظارت، اجرا و حفاظت از هر حریم هوایی ارائه می‌کند. این محصول یک دستگاه کوچک و سبک است که توانایی شناسایی تمام Droneهای اطراف خود را دارد.

رادار TrueView در سه مدل R20، R30 و رادار [3]DAN-C عرضه می‌شود. رادار DAN-C برای استفاده در هواپیماهای سرنشین دار به عنوان بخشی از یک راه‌حل اویونیک که با فناوری‌هایی مانند ADS-B ادغام شده، سازگار است؛ درحالیکه دیگر مدل‌ها هواپیماهای بدون سرنشین و راه‌حل‌های مبتنی بر زمین را مورد هدف قرار می‌دهند.

مدل‌های R20 و R30 محصولاتی سبک (حدود 800 گرم) با اندازه کوچک هستند که به راحتی روی یک Drone نصب و راه اندازی می‌شوند. این رادارها با استفاده از مجموعه‌ای حسگر وجود پرنده بدون سرنشین دیگر یا مانع را تشخیص داده و اطلاعات را برای خلبان زمینی پلتفرم ارسال می‌کند. هوش مصنوعی بکار رفته در این محصول امکان تفکیک بین پرندگان، انسان‌ها، اشیاء، هواپیماهای سرنشین‌دار و بدون سرنشین را فراهم می‌کند.

از مهم‌ترین ویژگی‌های رادار TrueView می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • حسگر‌های قدرتمند برای کار در روز و شب و در تمام شرایط آب‌و‌هوایی از جمله دود، ابر و مه
  • رادار موثر 3 بعدی که می‌تواند اشیاء را با دقت شناسایی و تشخیص دهد.
  • رابط کاربری ساده و بصری که گزینه‌های تشخیص و هشداردهنده را فراهم می‌کند.
  • ارائه مکان دقیق اشیاء در محدوده طولانی
  • ارائه هشدار اولیه در مورد هواپیماهای بدون سرنشین نفوذی یا غیر مشارکتی

رادار TrueView ساخت شرکت Fortem

رادار TrueView ساخت شرکت Fortem برای نصب روی هواپیماهای بدون سرنشین کوچک

پلتفرم نرم‌افزاری SkyDome

این پلتفرم نرم‌افزاری وظیفه نظارت بر حریم هوایی از پیش تعریف شده را دارد و می‌تواند به صورت بلادرنگ حضور droneهای مخرب و نفوذی را تشخیص دهد. از این پلتفرم می‌توان برای جلوگیری از ایجاد مزاحمت UAVها برای زندان‌ها، استادیوم‌ها، پالایشگاه‌های نفت، مراکز داده، فرودگاه‌ها، ساختمان‌های دولتی، نیروگاه‌ها و موارد دیگر استفاده کرد.

پلتفرم SkyDome از رادار TrueView برای نظارت بر حریم هوایی به منظور ایجاد داده‌های بلادرنگ و هشداردهی استفاده می‌کند. بدین ترتیب یک نمای 360 درجه از ناحیه مورد نظارت و ترافیک هوایی موجود در آن در اختیار نرم‌افزار قرار گرفته و SkyDome با توجه به قوانین تعریف شده برای آن ناحیه، در صورت تشخیص هرگونه تهدید عکس العمل نشان خواهد داد. در واقع SkyDome یک راه‌حل اثبات شده نظامی است که قادر به نظارت و برقراری امنیت در طول روز وشب و در تمام شرایط آب و هوایی است. کاربر می‌تواند در این نرم‌افزار نواحی مجاز یا غیرمجاز پرواز Droneها را تعیین و قوانین مختلفی را برای آن‌ها تعریف کند.

هنگامیکه یک مزاحم در حریم هوایی شناسایی شود، مرکز فرماندهی SkyDome می‌تواند پاسخ مناسب را بسته به سطح تهدید ارائه کند. گزینه‌ پاسخ شامل هشدار نفوذ و استفاده از یک DroneHunter برای مقابله فیزیکی سریع و خودکار است. پلتفرم DroneHunter خانواده‌ای از هواپیماهای هوشمند است که برای مقابله فیزیکی با نفوذگران هوایی طراحی شده‌اند. این هواگردها می‌توانند به‌طور خودکار و با هدایت نرم‌افزار SkyDome یا از طریق کنترل خلبان اقدام لازم برای رفع تهدید را انجام دهند.

بنابراین پلتفرم TrueView که وزنی کمتر از 2 پوند دارد، با کمک SkyDome یک نمای 360 درجه و دیجیتالی از حریم هوایی ارائه می‌دهد. طبق گفته مدیر عامل شرکت سازنده این دو محصول در کنار یکدیگر مرزهای جغرافیایی و قوانین را برای هشداردهی ایجاد می‌کنند. نرم‌افزار در صورت مشاهده هرگونه تهدید قابلیت ارسال یک هشدار به دستگاه‌های تلفن همراه و ارسال داده‌های 3 بعدی موقعیت، تصاویر و ویدئو از پرنده‌های بدون سرنشین نفوذی را دارد.

پلتفرم نرم‌افزاری SkyDome

مدیرعامل شرکت Fortem همچنین در مورد اهمیت این‌گونه محصولات و رقابت شکل‌گرفته برای تولید آن‌ گفت: «نقص‌های امنیتی اخیر موجب شده تقاضا برای نظارت بر حریم هوایی دیجیتال شده به سرعت افزایش پیدا کند. این رشد به ویژه برای محصولاتی که قادر به شناسایی پرنده‌های بدون سرنشین بدون انتشار سیگنال RF هستند، چشم‌گیرتر بوده است. در حال حاضر مکان‌های زیادی در محیط‌های شهری وجود دارد که نیازمند حریم هوایی محافظت شده هستند و سامانه‌های قدیمی نمی‌تواند پاسخگوی بسیاری از تهدیدهای امروزی باشد.»

علاوه بر پرنده‌های بدون سرنشین، تاکسی‌های هوایی در آینده برای ادغام حریم هوایی نیاز به ردیابی قابل اعتماد از هواپیماهای بدون سرنشین به ویژه اطراف فرودگاه‌ها، سالن‌ها، پارک‌های تفریحی و تاسیسات نفت و گاز خواهند داشت.

[1] unmanned Traffic Management

[2] Unifly’s Broadcast Location and Identify Platform

[3] Detect Assistance Non-Cooperative