وبالإضافة إلى ذلك، أجبرت المنافسة شرسة على نحو متزايد اضطرت الصناعة قبل السوق لم تتشكل بعد أول لإطلاق المنتجات التي تمت مناقشتها في هذه المقالة، والرئيسي هو كم عدد الترددات اللاسلكية وتكنولوجيا الميكروويف الابتكار وإزالة العقبات التي تعترض القضايا التنظيمية، فضلا عن المساعدة لتسليط الضوء على مصنعي الطائرات بدون طيار لها حل الخلافات من هذا المخطط، من أجل انتزاع الفرص المتاحة في السوق.
مع الروبوتات الصناعية، الطيار الآلي، وبدا لتعزيز التكنولوجيات الجديدة، فضلا عن أنظمة الطاقة، UAV ينقل لتصبح التطور الطبيعي، ويمكن الآلات الطائرة بدون طيار أداء مختلف البيئات بعد خطير جدا، أو من الصعب تستغرق وقتا طويلا لتنفيذ الموظفين العمل، وهي قفزة كبيرة إلى الأمام سعة الموجة، يقودنا نحو عالم أكثر الأتمتة وزيادة الإنتاجية. مفهوم UAV / UAS ليست جديدة، في وقت مبكر في الفترة كان نوع مماثل من الطائرات كان عدد كبير من التطبيقات يستخدم.
ولكن نظرا لمواد العلوم والدفع والقوة والقيود المفروضة على البطارية، وأجهزة الاستشعار، وتكنولوجيا البرمجيات والقدرات، تضييق انطباق الطائرات بدون طيار في الصناعات وتطبيقات معينة. الجيش فقط في الماضي لديها موارد مالية كافية للاستثمار في تطوير و استخدام طائرات بدون طيار، والأفراد إرسال المكلفة الى مكان الحادث لتحمل بيئة المخاطر العالية التي لأداء ضباط المخابرات استطلاع لتحل محل مهمة التمويل. حتى اليوم، كثير من الناس لا يزال سيكون بدون طيار وغالبا في الأخبار والاستماع إلى بعثة عسكرية إلى الزميلة.
من ناحية أخرى، ليست مجهزة بمعدات (باري العظام) هو UAV منخفضة التكلفة المسارعة لطفرة في عارضة الألعاب والدوائر متحمس. لم تستخدم الطائرات بدون طيار في الماضي على نطاق واسع في استخدام التجاري، ولكن مع هذه الصناعة في التكنولوجيا وأجزاء حققت برمجيات الحوسبة تقدما كبيرا ، ويتم عكس هذا الوضع تدريجيا.
سوق الطائرات بدون طيار التجارية متفائلة
ومن المتوقع أن حجم سوق الطائرات بدون طيار في عام 2020 سوف تنمو إلى 21 مليار $. في الوقت الحاضر أراضي السوق الرئيسية (حوالي 82٪) وتتركز في التطبيقات العسكرية للحصول على عائدات السوق UAV التجارية ومن المتوقع أن 2021 لن يأتي الى 25 مليار دولار ، ومعدل النمو السنوي يصل إلى 19 ٪.
وجود استخدام التجاري والصناعي لأنواع عديدة من السوق UAV الوضع. الطائرات بدون طيار يجري فتح العديد من التطبيقات، مثل الزراعة الدقيقة (رش مبيدات الآفات)، والطوبوغرافيا والرصد البيئي، والبنية التحتية المراقبة (الجسور والخزانات)، ورصد الأمن العام، الشحن التجاري ومراقبة الحدود ومراقبة أنابيب النفط والغاز، والعديد من الاستخدامات الأخرى. كل شهر هناك العشرات من الداخلين الجدد لإطلاق المنتجات والخدمات، واستخدام تكنولوجيا الطائرات بدون طيار على حل مجموعة متنوعة من مشاكل العمل. ببساطة، تطبيقات UAV التجارية لا توجد حدود تقريبًا في المقدمة.
على الرغم من أن الحرارة سوق الطائرات بدون طيار لا تزال لتسخين، تبدأ العديد من الشركات لتوسيع مجموعة متنوعة من الاستخدامات، مثل الأمازون (الأمازون) والأبجدية شركة قابضة مملوكة من قبل Google، والتي تواجه بشكل مباشر على صناعة هو التحدي المتزايد لكثير من القيود.
اللوائح / الموهبة تصبح عقبات التنمية أمام التنمية
فرضت إدارة الطيران الفيدرالية بالولايات المتحدة قيودًا صارمة على استخدام الطائرات بدون طيار في المجال الجوي العام ، ووفقًا للوائح في عام 2015 ، فإن الطائرات بدون طيار التي تزن أقل من 55 رطلاً تقتصر على الطيران على مرأى من المشغل أثناء النهار. وبعبارة أخرى ، فإن السلطات تمنع طائرات بدون طيار من الطيران بشكل مستقل تماما دون مراقبة الأفراد ، وقد وضعت القوات المسلحة الأنغولية هذه القواعد من أجل منع الحوادث والحفاظ على السلامة العامة ، ومن وجهة نظر الحكومة ، فإن هذه الطائرات غير مجهزة بمعدات موثوق بها. لا ينبغي السماح لأجهزة الاستشعار الدقيقة ، التي تؤدي إلى خطر كبير في الاشتقاق ، بالتحليق في الأماكن العامة المفتوحة ، ومع ذلك ، لا تزال لدى السلطات مجال جوي مفتوح (على سبيل المثال ، في الأراضي المفتوحة والمفتوحة) ، ولكن في معظم الحالات ، بالنظر إلى العدد المحدود من أجهزة الاستشعار تكنولوجيا وموثوقية أجهزة الاستشعار التي لم يتم التحقق منها بالفعل ، اتخذت القوات المسلحة الأنغولية موقفا أكثر تحفظا من أجل منع الحوادث والحفاظ على السلامة العامة.
بالإضافة إلى العقبات التي تسببها القوانين واللوائح ، أصبحت المنافسة في سوق الطائرات بدون طيار أكثر شراسة ، مما أدى إلى ضغوط الأسعار على الشركات المصنعة ، بسبب إمكانات النمو وفرص الأعمال التجارية للطائرات بدون طيار ، هناك حاليا أكثر من 400 شركة تستثمر في الأبحاث وتطوير الطائرات بدون طيار في جميع أنحاء العالم. وفي الوقت نفسه ، يركز معظم البائعين على إبراز الاختلافات في أجهزتهم بدلاً من التركيز على القيمة المضافة التي تولدها الطائرات بدون طيار الخاصة بهم.
بالنسبة للطائرات التجارية والطائرات الاستهلاكية المستخدمة على نطاق واسع ، يجب أن تكون هذه الأدوات الطائرة مجهزة بأجهزة استشعار للملاحة لمساعدتها على التنقل بأمان وموثوقية ، مثل العديد من أجهزة الاستشعار اللاسلكية تستخدم تقنيات RF و الميكروويف. ومع ذلك ، فإن معظم الشركات التي تستخدم الطائرات بدون طيار اليوم هي شركات ناشئة ، حيث أن عدد الأشخاص الموهوبين الذين يتخصصون في تصميم الترددات اللاسلكية والموجات الدقيقة محدود ، حتى مصانع OEM OEM الراسخة لديها بعض الخبرة في مجال الترددات اللاسلكية. ومع ذلك ، غالباً ما يضطر إلى تقييم حلول أجهزة الاستشعار الرادارية وتصميمها وتصنيعها بسرعة لتلبية احتياجات سوق الطائرات بدون طيار سريع التغير.
عدم وجود المواهب فضلا عن حلول RF رادار التجارية لهذه الصناعة لتشكيل حلقة مفرغة. سوق الطائرات بدون طيار ليست قادرة على توفير أجهزة الاستشعار موثوقة لدعم رحلة مستقلة تماما، بقدر ما تؤدي إلى السلطات مناهضة للحكومة ولا يمكن فك الطائرات بدون طيار مستقلة الحد الحالي المرسوم.
تكنولوجيا الاستشعار تحمي سلامة الطائرة بدون طيار
الأجهزة التناظرية أعتقد مصنعي الطائرات بدون طيار لديها فرصة للتأثير على السلطات المختصة في الطيران الطائرات بدون طيار طريقة لاستخدام الترددات الراديوية والموجات الدقيقة، وتكنولوجيا موجة الملليمتر، ومجهزة بأجهزة استشعار متطورة على الطائرات بدون طيار للحفاظ على رحلة آمنة في واحدة سبيل المثال ولنشر رادار 24GHz، يمكن أن تكون هذه التكنولوجيا أحد الحلول الأساسية وتنوعا، والقدرة على إثبات سلامة الملاحة في كثير من الحالات إلى استخدام، لأنه الصناعية / العلمية / الطبية (ISM) الفرقة الجمهور معترف بها عالميا.
يمكن استخدام 24GHz ISM الفرقة رادار في جميع أنحاء العالم، دون الحاجة إلى الحصول على ترخيص، يمكن استخدامه لعمليات مثل السيارات نظام تجنب الاصطدام ومقياس الارتفاع الراديو وغيرها من المعدات. ويمكن أيضا أن تستخدم الرادار الفرقة لكشف وتتبع عدد من كائنات مختلفة، وقياس لا ارتفاع الطيران الإنسان الآلي ، وهذان هما أهم وظائف الطيران بدون طيار الآمن.
لاحظ أيضا أن اعتقاد خاطئ بأن 77GHz الرادار يمكن استخدامها مع رادار 24GHz ISM. وفقا للوائح الحالية، والفرقة 77GHz هي وسيلة ل، وجوه للتطبيق لا يحتوي على UAV / UAS. ومن منظور فني، 77GHz الرادار لا توفر أعلى يساعد النطاق الترددي على تحسين الدقة ، ولكن وفقًا للوائح الحالية ، لا يمكن استخدامه على الطائرات بدون طيار.
من خلال توفير الحلول التي يمكن أن تعمل بشكل مستقل على المستوى التقني ، يمكن للمصنعين أخذ زمام المبادرة للتأثير على الأنظمة القائمة بدلاً من الانتظار السلبي حتى تحدد السلطات كيفية عمل هذه الصناعة.
لتحقيق هذه الغاية ، يجب على مصنعي الطائرات بدون طيار اتخاذ ثلاث خطوات:
1. إنشاء فهم أساسي للرادار وأنماطه المختلفة.
2. فهم عناصر سلسلة إشارة RF التي تشكل حل راداري كامل.
3. استخدام حلول الرادار المناسبة التي توفر خوارزميات كاملة لتكوين الأجهزة والبرمجيات التي تمكنها من جلب المنتجات إلى السوق بشكل أسرع.
فيما يلي وصف هذه الخطوات، وكذلك بناء واحدة من الحلول الممكنة لمساعدة الشركات المصنعة لاستخدام طائرات بدون طيار 24GHz الرادار المتقدمة تفادي الاصطدام وتطبيقات مقياس الارتفاع الراديو.
إنشاء فهم أساسي للرادار وأنماطه المختلفة
أسواق السيارات والمعدات الصناعية وغالبا ما تستخدم أجهزة استشعار رادار لكشف وتعقب وقياس الكائن، على سبيل المثال: كشف العمياء وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة (أداس) بالمقارنة مع أجهزة الاستشعار البصرية / البصرية أو الموجات فوق الصوتية، وأجهزة استشعار رادارية للكشف الدقيق. وجوه القياس، حتى في الغبار والدخان والثلج والضباب، وضوء الفقراء أو البيئة القاسية الأخرى، ولكن أيضا يمكن الكشف عن المسافة الكهربائي واسعة للغاية وزاوية.
ويمكن لرادارات الموجات الراديوية / الراديوية النموذجية أن تعمل في مجموعة متنوعة من الأوضاع لتتناسب مع الأسلوب المرغوب في الكشف والتتبع.
FMCW وضع رادار قياس كائنات متعددة
في الناقل تردد التضمين الوضع المستمر (FMCW)، ورادار من DVD-R / RW الكائن الهدف ثابتة. بواسطة تحوير موجات التردد، وتسمى أيضا FMCW موجة يميل (الطريق المنحدر) أو غرد (غرد)، لا يمكن للرادار قياس لتعكس استجابة الموجة ، ثم قم بحساب مسافة الكائن المستهدف والسرعة ودقة الزاوية
يبين الشكل 1 الموجة المنبعثة من موجة FMCW أو آلية توليد النبضات خلال الإرسال الراداري ومجموعة كاملة من معادلات الرادار المهمة المستخدمة لتحديد معلومات تصميم مستشعر الرادار:
الشكل 1 مفهوم رادار FMCW
· قرار المسافة:
اعتمادا على عرض النطاق الترددي من الاجتياح الارسال الناقل (الاجتياح عرض النطاق الترددي)، وكلما زاد عرض النطاق الترددي الاجتياح الارسال الاجتياح تتراوح أعلى رادار السرعة.
سرعة القرار:
اعتمادا على الوقت رادار التشعيع (يسكن الوقت) وتردد الناقل، وارتفاع وتيرة الناقل أو كلما طال الوقت إشعاع، وارتفاع القرار السرعة.
زاوية القرار:
يعتمد على تردد الموجة الحاملة ؛ كلما زاد تردد الموجة الحاملة ، كلما زادت الدقة الزاوية.
مقارنة كشف الليزر أو طريقة قياس للكشف عن نقطة موقف كاميرا واحدة، إلا أن التقاط صورة ثنائية الأبعاد من خلال حقل الكاميرا للرؤية، وقياسات ليزر FMCW لن يستمر فقط، ولكن أيضا لقياس كمية من الهدف يعكس تعدد مرات لأخذ متوسط البيانات والمعلومات، والهدف من قياس بعد دمج السرعة وزاوية، وبعد المسافة وغيرها من الرسائل، ورسم وجهة نظر 3D، والمسافة تتراوح بين بضعة سنتيمترات إلى مئات الأمتار، ويمكن قياس كائن واحد وعدد وافر من الكائنات.
المسافة - تحليل دوبلر وضع المسافة / السرعة
في المسافة - وضع دوبلر، يمكنك تحليل المسافة والسرعة من مسافة الهدف - وضع دوبلر هو واحد من وضع أقوى من العملية، لأنه يقدر أن ثنائي الأبعاد تحويل فورييه، أن تأخذ هذه العملية في نفس الوقت منحنى الإرسال المتعدد أو ترددات الرادون .المسافة بعد المعالجة - يتم عرض بيانات دوبلر على خريطة لتمييز الكائنات بسرعات مختلفة ، حتى إذا كانت بعيدة عن المستشعر. هي نفسها يمكن أن تكون متميزة في الفرق بين التوجهات المختلفة من تعددية الأجسام المتحركة بسرعة عالية ومفيدة للغاية، على سبيل المثال، عندما العديد من السيارات التي تسير في الاتجاه المعاكس، أو عند التجاوز، ويمكن استخدام هذه الطريقة للحل احسب حالة المرور المعقدة.
يعرض وضع الشعاع الرقمي زاوية الهدف
في الرقمية تكوين الشعاع (DBF) واسطة، وبعد المسافة وزاوية من الهدف يمكن عرضها من الاشارات المستلمة إلى أربع قنوات زاوية السمت الهدف المقدرة. عرض رسالة تعكس الكائن في س ص تنسيق الطائرة التوزيع المكاني لوضع DBF، يتم تعيين النظام ووضع FMCW مماثلة، ولكن تردد المتوسط (IF) أسفل بتحويل الإشارات إلى اتخاذ نهج مختلف. بعد حساب المسافة، ثم يحل للرسالة المستهدفة وفقا لقناة أربعة الاستقبال زاوية السمت.
في وضع DBF ، يجب معايرة نظام الرادار الأمامي للقضاء على تغيرات الطور النوعية بين القنوات المستقبلة ، ويحتوي نظام العرض التناظري (Demorad) على بيانات معايرة المصنع التي يتم تحميلها عند تشغيل واجهة المستخدم الرسومية GUI. بعد ذلك ، سيقوم النظام بتصحيح إشارة IF العينة ، ومن ثم تقييم البيانات التي تم قياسها بواسطة جهاز الاستشعار.
نظرًا لدقته العالية واستهلاكه المنخفض للطاقة وميزات الحجم الصغير ، يُستخدم رادار 24 جيجاهيرتز على نطاق واسع في التطبيقات التجارية والصناعية ، كما تعمل هذه الميزات أيضًا على توفير رادار 24 جيجاهيرتز مناسبًا لمساعدة معظم الشركات المصنعة للطائرات بدون طيار التجارية والمستهلكة. يمكن أن يقلل من الحاجة إلى الحمولة والكهرباء ، ويبين الشكل 2 سلسلة كاملة من إشارات الرادار متعددة القنوات ، ويوضح الجدول 1 حلول الرادار من الأجهزة التناظرية إلى الهوائي ، مما يمكن المهندسين من تطوير التطبيقات بسرعة.
الشكل 2 حل الرادار متعدد القنوات 24 جيجا هرتز الخاص بالأجهزة التناظرية
ميزة الرادار 24 جيجا هيرتز
عند تطوير مستشعرات الرادار ، يؤثر تحسن واحد في dB في حساسية المستقبل على مسافة الكشف ، وتركز غالبية الحلول في السوق على خفض التكاليف ، لذا يجب التضحية بأداء ضوضاء المرحلة ، ويجب تقليل عدد القنوات. .
ونتيجة لذلك ، ستنخفض النسبة الإجمالية للإشارة إلى الضوضاء (SNR) ، مما يحد من قدرة الرادار على الكشف عن الأجسام أو الأهداف الأصغر ، بحيث لا يمكن الكشف عن أي كائنات صغيرة بجوار كائنات كبيرة. يمكن أن تتسبب الحالات المزدحمة أو المزدحمة في كثير من الأحيان في تراكم ضوضاء طور النظام ، مما يؤدي إلى تدهور حساسية مستقبِل الرادار ، ويمكن أن يؤدي حجب ضوضاء النظام إلى حجب أو إخفاء كائنات أصغر ، مما يتسبب في اكتشاف الرادار للأجسام ، مما يؤدي بدوره إلى استشعارات. على سبيل المثال ، عند اكتشاف الفروع الدقيقة ، قد يتم حجبها من قبل المباني ولا يمكن الكشف عنها ، ولا يمكن لمعظم الحلول أحادية القناة ، ذات الشريحة الواحدة ، منخفضة التكلفة توفير الأداء المطلوب لأداء مثل هذا التعريف.
باستخدام منصة متعددة القنوات بقوة 24 جيجا هيرتز ، سيكون بمقدور مصنعي الطائرات بدون طيار القيام بما يلي:
1. استخدم رادار FMCW للكشف عن المسافات والسرعات من الأجسام.الحد الأقصى لمسافة الكشف يصل إلى 200 متر والقرار يصل إلى 60 سم (إذا تم اعتماد تصميم الهوائي للتطبيق المحدد ، يمكن حتى تحسين القرار إلى 15 سم. ).
2. زاوية الرؤية الأفقية حوالي 120 درجة ، وزاوية الرؤية العمودية هي 15 درجة ، ويعتمد مجال الرؤية المرئي الفعلي على تصميم صفيف الهوائي ، فبينما يجمع الهوائي مع حزم رقمية متعددة ، يمكن للرادار استخدام DBF لحساب معلومات الزاوية لتوضيح مجال أوسع للرؤية.
3. وبالمقارنة مع حلول الرادار التقليدية ذات التكلفة المنخفضة الواحدة ، تحقق حساسية على الأقل مرتين ، تصل إلى 1.5 مرة من مسافة الكشف وتقليل استهلاك الطاقة.
نظام Demorad يساعد على تطوير الكفاءة
نظام رادار ديموراد 24 جيجاهيرتز هو حل جديد لنظام تقييم الرادار مع أمثلة برمجية لا مثيل لها تتيح للمستخدمين البدء في تصميم مستشعرات الرادار في دقائق معدودة فقط ، بالإضافة إلى ذلك ، يسمح ديموراد للمستخدمين ببناء منتجات بسرعة. النموذج الأولي ، تقييم عوامل مختلفة من البحث والتطوير بالرادار ، وتطوير منتجات مستشعرات الرادار المثالية ، وقياس الطاقة لمختلف المعلومات في الوقت الفعلي مثل وجود / غياب الهدف / الجسم ، والحركة ، والسمت ، والسرعة ، والمسافة من المستشعر.
يتألف حل أجهزة النظام من هوائي تردد راديوي وسلسلة كاملة من إشارات التردد اللاسلكي إلى النطاق الأساسي وخط DSP ، ويمكن للمستخدم الاتصال بسرعة بالكمبيوتر المحمول / الكمبيوتر الشخصي باستخدام برنامج واجهة المستخدم الرسومية فقط وبرمجيات خوارزمية الرادار.
يمكن للمستخدمين استخدام هذه المجموعة للاتصال بكمبيوتر في بضع دقائق فقط وتحميل البرامج لبناء تحويل فورييه السريع (FFT) بما في ذلك رادار ثنائي / ثلاثي الأبعاد ، ومعدل إنذار زائف ثابت (CFAR) ، وخوارزميات التصنيف لتوفير رادار كامل. نماذج ، والإطلاق المتسارع لطائرات بدون طيار جديدة مجهزة برادارات وظيفية.
ويبين الشكل 3 منظورات مختلفة لمجموعة أدوات Demorad بتردد 24 جيجاهرتز مع مرسل ثنائي القناة مدمج بهوائي مستقبلات 4 قنوات.
الشكل 3 Demorad 24GHz الرادار منصة الحل
Demorad مع واجهة المستخدم الرسومية كاملة وDSP دعم مكتبة وظيفة الرادار، ونظام رادار سلسلة إشارة في Demorad يحتوي على العديد من الخوارزميات البرامج الأساسية، بحيث المصممين لم يكن لديك لكتابة رمز البرنامج سوف تكون قادرة على توسيع مجال البحث والتطوير، وهذه استخدام المدمج في خوارزميات البرمجيات، يمكن لمهندسي السيطرة بسرعة على استخدام الرادار من جهاز الكمبيوتر إلى كشف وتمييز الهدف.
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن البحث والتطوير في صناعة أيضا تحرير كود البرنامج البرامج الموجودة، وبالتالي لكشف والتمييز بين الأشياء المختلفة في طلباتهم. Demorad للمصنعين لتوفير مستوى أعلى من مرونة التصميم، بغض النظر عما إذا كانت لديه خبرة في تصميم RF، هي يمكن بسرعة تطوير التطبيقات لتسهيل رحلة بدون طيار آمنة.
سوق UAV / UAS لا ينمو فقط بسرعة، ولكن جلبت أيضا إمكانات لا حصر لها للعديد من التطبيقات التجارية الجديدة، ولكن لتحقيق هذه الرؤية، الشركة المصنعة يجب أن تقود صناعة الطائرات بدون طيار، واستخدام الترددات الراديوية والموجات الدقيقة، وأجهزة الاستشعار موجة ملليمتر، لإثبات بهم يمكن أن تطير الطائرات بدون طيار بشكل مستقل وآمن ، بالإضافة إلى ذلك ، تتطور تكنولوجيا أجهزة الاستشعار بسرعة ، كما تظهر تكنولوجيات جديدة مثل LiDAR و ToF و Ultrasound.
يجب أن تستمر الشركات المصنعة للطائرات بدون طيار في التركيز على هذه الحلول الجديدة من أجل تحديد أحدث التقنيات لطائراتها بدون طيار ، فعند تقييم هذه التقنيات ، يجب أن تتضمن معايير التقييم الناقد وظائف رادار الأداء والتنويع ، وليس فقط رعاية الأجهزة. التكلفة.