یک رادار جدید با هزینه‌ای چند صد دلاری توانایی ردیابی هر پهپادی که در ارتفاع کمتر از ۱۲۰ متر پرواز می‌کند را دارد. این فناوری با استفاده از واحدهای راداری متصل به هم که در اطراف یک منطقه مشخص قرار می‌گیرند، کار می‌کند.
افزایش استفاده از پهپادها موجب پیچیدگی بیشتر مدیریت فضای پرواز در ارتفاعات پایین، به ویژه در مناطق شهری شده است. یک حادثه اخیر در آتش‌سوزی‌های لس‌آنجلس نمونه‌ای از این چالش‌ها بود، جایی که برخورد یک پهپاد غیرمجاز با هواپیمای آتش‌نشانی باعث توقف عملیات اطفای حریق و مانع از انجام اقدامات ضروری شد.
در حالی که سیستم‌های راداری موجود برای نظارت بر فضای هوایی در ارتفاعات بالا مؤثر هستند، در شناسایی پهپادهایی که در ارتفاعات پایین‌تر از ۱۲۰ متر پرواز می‌کنند با مشکلاتی روبه‌رو هستند. این موضوع نظارت بر وسایل نقلیه هوایی کوچک و بدون سرنشین را در فضاهای هوایی شلوغ دشوار می‌سازد.
سازمان هوانوردی فدرال (FAA) مقرراتی برای نظارت بر عملیات پهپادها وضع کرده است، اما روش‌های ردیابی موجود در بسیاری از مواقع، به‌ویژه در مناطق شلوغ یا محدود، کارایی چندانی ندارند.
حال گروهی از محققان دانشگاه بریگام یانگ (BYU) به رهبری کامی پیترسون راه‌حلی برای این مشکل یافته‌اند.
رادار ۱۰۰ هزار برابر ارزان‌تر
این تیم تحقیقاتی به رهبری کامی پیترسون، استاد مهندسی، یک شبکه از واحدهای راداری کم‌هزینه توسعه داده‌اند که می‌توانند به‌طور کلی به‌عنوان سیستم کنترل ترافیک هوایی ویژه برای پهپادها عمل کنند.
هدف این ابتکار ارائه قابلیت‌های نظارتی پیشرفته در فضای هوایی با ارتفاع پایین است که به‌ویژه با افزایش استفاده از پهپادها اهمیت بیشتری پیدا کرده است.
پیترسون توضیح داد: «هدف ما طراحی سیستمی است که بتواند پهپادها را با دقت ردیابی کند.»
او افزود: «این فناوری به جای استفاده از ایستگاه‌های راداری گران‌قیمت، از چندین واحد راداری کوچک بهره میبرد که می‌توانند هزینه‌ای بسیار پایین‌تر از رادارهای موجود در فرودگاه‌ها داشته باشند.»
فناوری راداری کم‌هزینه
این سیستم از طریق واحدهای راداری متصل به هم که در اطراف یک منطقه مشخص مستقر شده‌اند، عمل می‌کند. هر واحد رادار برای شناسایی و ردیابی اجسام متحرک در محدوده خود به سمت آسمان تنظیم شده است.
زمانی که یک واحد رادار یک شیء را شناسایی می‌کند، هم موقعیت شیء و هم موقعیت خود رادار ثبت می‌شود. این داده‌ها سپس به یک سیستم مختصات جهانی تبدیل و با سایر ایستگاه‌ها به اشتراک گذاشته می‌شوند تا یک نمای جامع و پویا از ترافیک هوایی ایجاد کنند.
تیم مک‌لین، استاد مهندسی مکانیک و یکی از اعضای این پروژه، گفت: «ما اطمینان حاصل می‌کنیم که تمام واحدهای رادار برای ارائه تفسیری ثابت از موقعیت هر پهپاد کالیبره شده‌اند. این هماهنگی برای تعیین دقیق مکان هر پهپاد در آسمان بسیار حیاتی است و احتمال برخورد را به حداقل می‌رساند.»
نصب آسان و گسترش شبکه
این واحدهای راداری کوچک می‌توانند روی سازه‌هایی مانند تیرهای برق یا برج‌ها و آنتن‌های مخابراتی نصب شوند، که این ویژگی امکان استقرار وسیع‌تر سیستم را بدون هزینه‌های زیرساختی بالا فراهم می‌آورد.
کار تیم تحقیقاتی بر توسعه یک سیستم ردیابی دقیق‌تر برای پهپادها، به‌ویژه برای جلوگیری از برخوردها، تأکید دارد.
در ابتدا، مطالعه این تیم بر روی سه رادار متمرکز بود که هر یک قادر به نظارت بر یک منطقه دایره‌ای با شعاع ۷۶ متر بودند، اما محققان معتقدند که این سیستم می‌تواند برای پوشش یک شبکه وسیع‌تر گسترش یابد.
پیترسون اظهار داشت: «برای مدیریت مؤثر فضای هوایی، اپراتورهای مختلف، مانند شرکت‌های تحویل، باید بتوانند بدون تداخل در یک فضای هوایی مشترک عمل کنند. سیستم ما به پهپادهای مختلف از ارائه‌دهندگان مختلف این امکان را می‌دهد که به‌طور همزمان و ایمن فعالیت کنند.»
چالش‌ها و قابلیت‌های سیستم
با وجود چالش‌هایی همچون تأثیر عوامل محیطی یا اختلالات فیزیکی بر دقت رادار، این تیم ویژگی کالیبراسیون آنلاین را معرفی کرده است که به واحدهای رادار اجازه می‌دهد هنگام جمع‌آوری داده‌ها تصحیح شوند.
بردی اندرسون، یکی از پژوهشگران این مطالعه، به پاسخگویی سریع سیستم اشاره کرد و گفت: «فناوری ما قادر است در کمتر از ۱۰ ثانیه تنظیمات لازم را برای هرگونه تغییر در تراز واحد رادار انجام دهد.»
این فرآیند کالیبراسیون سریع، که بر اساس مدل ریاضی انجام می‌شود، دقت ردیابی را به‌طور چشمگیری نسبت به روش‌های سنتی که به داده‌های از پیش ثبت‌شده تکیه دارند، بهبود می‌بخشد.
پیترسون تأکید کرد: «این رادار قابل تطبیق است و با الگوریتم‌های جدیدی که به کار گرفته‌ایم، می‌توانیم واحدهای راداری را تعویض کنیم و شبکه را گسترش دهیم تا نیازهای عملیاتی مختلف را برآورده سازیم.»
با توجه به افزایش تقاضا برای پهپادها، چنین نوآوری‌هایی می‌تواند نقش اساسی در ایمن‌سازی و سازمان‌دهی آسمان‌ها ایفا کند.
