Vertiportlarda güvenli uçuş operasyonları için radar ağı

İlk kez, 2024 Olimpiyat Oyunları'nın ziyaretçileri hava taksilerini kullanarak mekanlara uçabilecekler. Dronlar, multirotorlar ve hava taksileri gibi dikey kalkış yapabilen uçaklar vertiport olarak bilinen pistlerden kalkacak ve bu pistlere iniş yapacak. Fraunhofer Yüksek Frekans Fiziği ve Radar Teknikleri Enstitüsü FHR'deki araştırmacılar, gelecekte bir vertiporttaki hava trafiğini yakından izleyebilecek ve güvenli uçuş operasyonları sağlayabilecek bir radar sensörü de dahil olmak üzere tamamen dijital bir sensör ağı geliştiriyor. Sistem, tamamen otonom işlevselliğe sahip, birbirine bağlanan ve limanı toplu olarak algılayan merkezi olmayan aktif ve pasif sensörler içermektedir.

Dronlar ve çoklu rotorlar, itfaiye hizmetleri ve köprü denetimleri gibi sivil koruma alanlarında halihazırda kullanılmaktadır. Gelecekte bu insansız hava araçları (İHA'lar), paket teslimatı için lojistik gibi başka görevler için de kullanılacak. Paris'teki 2024 Olimpiyat Oyunlarında, Avrupa'daki ilk yolcular hava taksileriyle taşınacak. Hava seyahat şirketleri, ziyaretçileri havaalanından etkinliklere taşımak için Olimpiyat mekanlarını eVTOL olarak da bilinen elektrikli dikey kalkış ve iniş sistemleriyle donatmayı planlıyor. Başlangıçta drone sistemleri bir insan tarafından kullanılacak ve taksi başına bir yolcu düşecek. Önümüzdeki yıllarda, toplumun bunu kabul etmesi koşuluyla, otonom olarak da kullanılabilecekler. Bu konseptin önemli bir yönü de çatılara, tren istasyonlarına, otoparklara ve diğer kentsel yapılara entegre edilecek olan eVTOL'lerin fırlatılması ve indirilmesi için kullanılan vertiportların güvenliğidir. Vertiportlar en katı güvenlik gereksinimlerini karşılamalıdır. Fraunhofer FHR'deki araştırmacılar, radar sensörü de dahil olmak üzere modüler, tamamen dijital bir sensör ağı ile donatarak yeni drone duraklarının güvenliğinin önemli bir bölümünü ele almayı amaçlıyor. Ağ, her bir vertiportun boyutuna göre uyarlanabiliyor ve hem aktif hem de pasif sensörler kullanıyor.

Radar ağı kendi kendini düzenlemek için aktif ve pasif sensörler kullanır
"Düğümler tamamen dijitaldir ve ağdaki her bir sensör tamamen özerk olarak çalışır. Sensörler merkezi bir bilgisayar birimi tarafından koordine edilmiyor; kendi kendilerini ağa bağlıyorlar. Kendilerini bağımsız olarak konumlandırabilir ve organize edebilirler. Wachtberg'deki Fraunhofer FHR'de "Sivil Drone Sistemleri" disiplinler arası uzmanlık grubunun üyesi ve bilim insanı Oliver Biallawons, "Uç bilişim ilkesine dayanarak, her sensörün kendi bilgisayar birimi vardır ve ağdaki diğer sensörlerin konumunu tespit edebilir" diyor. Gönderme ve alma görevi, birbirleriyle koordinasyon halinde olan münferit sensörler arasında paylaşılıyor. Merkezi olmayan aktif ve pasif sensörler yere kurulur ve tüm kalkış ve iniş pistinin yanı sıra üzerindeki hava sahasını algılamak için birlikte çalışır. Ağ, gerektiğinde hangi sensörün aktif (gönderme ve alma) ve pasif (yalnızca alma) modda çalışacağına karar verir. Ağda ne kadar çok sensör olursa, izlenebilecek alan da o kadar büyük olur. Bir sensör veya radar düğümü eklense veya çıkarılsa bile, radar ağı kusursuz bir şekilde çalışmaya devam edebilir.

Ağın otonom organizasyonunun ve merkezi olmayan işlemenin anahtarı, radar sinyaline entegre edilmiş kablosuz iletişim kanalları aracılığıyla tek tek düğümler arasındaki bağlantıdır.

Ağ iletişiminin radar sinyaline entegre edilmesiyle, sinyal gelecekteki telekomünikasyon altyapılarına sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir. Bu, tam teşekküllü radar ve telekomünikasyonun birleştirilmesine giden yolda önemli bir kilometre taşını temsil ediyor. Mühendis, "Radar ve iletişim için ayrı kanallar kullanmak yerine iletişim sinyalini radar dalgalarına entegre ediyoruz" dedi.

Sensörler engelleri tespit ediyor ve sınıflandırıyor
Araştırmacıların Sivil Drone Sistemleri (CDS) Ağı adını verdikleri radar ağının en önemli özelliği, mobil radyoya dayalı test izleme sistemlerinin aksine, sistemin çip veya etiket gibi bir iletişim cihazına sahip olmayan eVTOL'leri tespit edebilmesidir. Yapay zekanın eklenmesiyle, güvenlik çözümü yalnızca gelen veya giden uçuş yollarını engelleyen engelleri tespit etmekle kalmıyor, aynı zamanda bunları sınıflandırabiliyor. Bu da ağaçlar, kuşlar ve dronlar gibi nesneleri sınıflandırabildiği anlamına geliyor. Radar ağı bir dronun boyutunu ve kaç rotoru olduğunu bile tanıyabiliyor.

Sensör sistemi bir demonstratör olarak mevcut ancak henüz minyatürleştirilmedi. "Kentleşme ilerlemeye devam ettikçe, bir noktada ulaşım sistemlerinin de havaya çıkmasını bekliyoruz. Bu ancak bizim modüler, esnek, düşük radyasyonlu, haberleşen radar düğümleri ağımız gibi kusursuz kalkış ve iniş yapabilen sofistike güvenlik sistemlerinin yardımıyla başarılabilir" diyor. Sistemin sadece dikey limanlarda kullanılması düşünülmüyor; gelecekte ulaşım dronları tarafından kullanılan şehirler arası koridorları da izleyebilir.

Yazar: 

Dipl.-Volksw. Jens Fiege

Head of PR and Communications

Fraunhofer Institute