هدایت مطمئن پهپادها با فناوری ارتباطات سیار

3 فوریه 2023 -توسط Fraunhofer-Gesellschaft-وینگکوپتر در مالاوی. اعتبار: فالکو سلیگر

پهپادها به طور فزاینده ای در مناطق دور از دید شخصی که آنها را کنترل می کنند، عمل می کنند. با این حال، کنترل از راه دور معمولی دارای برد محدودی است که آنها را برای این پروازها نامناسب می کند. از سوی دیگر، سیستم‌های مبتنی بر شبکه تلفن همراه ساده تاکنون نتوانسته‌اند اتصال قابل اعتمادی را در زمانی که بار شبکه تلفن همراه زیاد است یا در جایی که پوشش شبکه وجود ندارد تضمین کنند. محققان مؤسسه ارتباطات از راه دور Fraunhofer، Heinrich-Hertz-Institut، HHI با شرکای پروژه SUCOM برای توسعه یک سیستم شبکه تلفن همراه جدید که می تواند برای کنترل هواپیماهای بدون سرنشین حتی در فواصل طولانی و در زمین های دشوار استفاده شود، به نیروها پیوستند.

پهپادهای خودران که از طریق شبکه های تلفن همراه ارتباط برقرار می کنند اغلب اتصال پایداری ندارند. فقدان پوشش شبکه یکی از دلایل قطعی برق است. کارشناسان همچنین گمان می‌کنند که پهپادهایی که در ارتفاعات بالا کار می‌کنند می‌توانند به طور همزمان به تعداد زیادی برج‌های سلولی دسترسی داشته باشند و بین سلول‌های شبکه جابجا شوند که می‌تواند منجر به قطع ارتباط شود. از سوی دیگر، محققان Fraunhofer HHI دریافتند که پروتکل‌های ارتباطی که پهپادها استفاده می‌کنند و جریان داده‌ها را بین پهپاد و کنترل‌کننده تنظیم می‌کنند، مشکلاتی را ایجاد می‌کنند. اگر برای نوسان نرخ داده ها به اندازه کافی قوی نباشند، برخی از بسته های داده کندتر وارد می شوند و برخی به طور کلی از بین می روند.

بنابراین، محققان Fraunhofer HHI با Wingcopter، سازنده هواپیماهای بدون سرنشین Hessian، Emqopter GmbH و CiS GmbH برای توسعه پروتکل‌های ارتباطی جدید که نسبت به جریان‌های داده‌های پراکنده حساس نیستند، متحد شدند. پهپاد متصل می ماند، حتی اگر نرخ داده در نوسان باشد. اطلاعات حیاتی ایمنی مورد نیاز برای ایجاد عکس‌های هوایی، مانند موقعیت، ارتفاع، جهت پرواز، سرعت و سایر داده‌ها، می‌توانند بدون وقفه منتقل شوند – یک پیش نیاز کلیدی برای الزامات ایمنی بالا در هوانوردی.

بالاترین سطح اطمینان

Tom Piechotta، دانشمند در Fraunhofer HHI می‌گوید: «برای مقایسه، ما یک پهپاد را به یک سیستم LTE تجاری در دسترس و با ماژول شبکه تلفن همراه SUCOM مجهز کردیم که دارای پروتکل‌های ارتباطی جدید است. در حالی که اتصالی که از ماژول معمولی استفاده می کرد به طور مداوم قطع می شد، ماژول SUCOM یک اتصال پایدار ارائه می کرد. به لطف پروتکل های جدید ما، اتصال به قدری پایدار است که هیچ وقفه ای وجود ندارد. برای محقق، این نشانه روشنی است که اختلالات در پهپادها صرفاً ناشی از عدم پوشش شبکه نیست.

ماژول شبکه تلفن همراه SUCOM را می توان در پهپادهایی که قبلاً در حال استفاده هستند نیز نصب کرد: به عنوان مثال، در مالاوی، پهپادهای مجهز به ماژول جدید، داروها، منابع خونی و سایر مواد حیاتی را در طول فصل باران به مردم تحویل می دهند و مسافت های بالاتر را پوشش می دهند. تا 40 کیلومتر آنها از چهار میدان هوایی بلند می شوند که هر یک دارای یک “خلبان از راه دور” هستند که مسیر فعلی را وارد سیستم می کند و ایستگاه های بین راهی را که پهپاد را هدایت می کند، تعریف می کند. برای ارسال نقشه پرواز به پهپاد تنها با یک کلیک کافی است.

داده های مورد نیاز برای تحقق این امر به سروری در کیپ تاون ارسال می شود، از آنجا به ماژول SUCOM و سپس به کنترلر پرواز در پهپاد منتقل می شود. در هنگام حمل و نقل، پهپاد به طور مداوم توسط خلبان از راه دور در زمان واقعی نظارت می شود. این پهپاد همچنین مجهز به فناوری ماهواره ای است که در صورت خرابی اتصال DSL می توان از آن استفاده کرد. در صورت نیاز، پهپادها از طریق تلفن هوشمند و اتصال VPN نیز قابل استفاده هستند.

از مالاوی تا برلین در 170 میلی ثانیه

برای اطمینان از انتقال سریع داده ها بین پهپاد و سرور در کیپ تاون، سفارشی سازی هایی روی سخت افزار و نرم افزار سرور انجام شد. این اتصال اکنون به قدری سریع است که پهپادها در مالاوی قادرند با Fraunhofer HHI در آلمان در زمان واقعی ارتباط برقرار کنند. تنها 170 میلی ثانیه طول می کشد تا یک بسته داده از طریق سرور در کیپ تاون از طریق یک شبکه ارتباطی سیار از پهپاد به برلین راه یابد.

سیستم SUCOM همچنین می تواند پوشش بهتری را برای مکان های دورافتاده در آلمان فراهم کند. برای نشان دادن این موضوع، تیم پروژه بر فراز یک منطقه جنگلی بزرگ در شمال براندنبورگ، یکی از بزرگترین نقاط مرده شبکه در آلمان با قطر 14 کیلومتر پرواز کرد. پرواز موفقیت آمیز بود. به لطف ماژول SUCOM، پهپادها در هیچ نقطه ای از پرواز ارتباط خود را از دست ندادند.