Phát triển mạng radar phục vụ hoạt động bay an toàn tại các cảng hàng không
của Jens Fiege, Fraunhofer-Gesellschaft
Mạng radar cho tương lai của di chuyển hàng không đô thị. Nhà cung cấp hình ảnh: Fraunhofer FHR/Andreas Schoeps
Lần đầu tiên, du khách tại Thế vận hội Olympic 2024 sẽ có thể bay đến các địa điểm bằng taxi hàng không. Các máy bay cất cánh thẳng đứng như máy bay không người lái, máy bay đa năng và taxi hàng không sẽ cất cánh và hạ cánh trên các bệ được gọi là vertiports.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Tần số cao và Kỹ thuật Radar Fraunhofer FHR đang phát triển một mạng cảm biến kỹ thuật số hoàn toàn, bao gồm cảm biến radar, trong tương lai sẽ có thể giám sát chặt chẽ giao thông hàng không tại một sân bay và đảm bảo hoạt động bay an toàn. Hệ thống bao gồm các cảm biến chủ động và thụ động phi tập trung với chức năng tự động hoàn toàn, liên kết với nhau và cảm nhận chung về cổng.
Máy bay không người lái và động cơ đa cánh quạt đã được sử dụng trong bảo vệ dân sự, dịch vụ cứu hỏa và kiểm tra cầu. Trong tương lai, những chiếc máy bay không người lái (UAV) này cũng sẽ được sử dụng cho các nhiệm vụ khác, chẳng hạn như trong lĩnh vực hậu cần để vận chuyển các gói hàng. Tại Thế vận hội Olympic 2024 ở Paris, những hành khách đầu tiên ở Châu Âu sẽ được vận chuyển bằng taxi hàng không.
Các công ty du lịch hàng không đang có kế hoạch trang bị cho các địa điểm Olympic hệ thống cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện, còn được gọi là eVTOL, để vận chuyển du khách từ sân bay đến các sự kiện. Ban đầu, hệ thống máy bay không người lái sẽ được điều khiển bởi con người với một hành khách trên mỗi chiếc taxi. Trong những năm tới, chúng sẽ được thí điểm một cách tự động, miễn là xã hội chấp nhận điều này.
Một khía cạnh quan trọng của khái niệm này là sự an toàn của các cổng đứng được sử dụng để phóng và hạ cánh eVTOL, sẽ được tích hợp vào mái nhà, nhà ga, bãi đậu xe và các công trình đô thị khác. Vertiports phải đáp ứng những yêu cầu an toàn khắt khe nhất. Các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer FHR đặt mục tiêu giải quyết một phần quan trọng trong vấn đề an toàn của các điểm dừng máy bay không người lái mới bằng cách trang bị cho chúng mạng cảm biến kỹ thuật số hoàn toàn theo mô-đun, bao gồm cả cảm biến radar. Mạng có thể được điều chỉnh phù hợp với kích thước của từng cổng và sử dụng cả cảm biến chủ động và thụ động.
Mạng radar sử dụng các cảm biến chủ động và thụ động để tự điều chỉnh
"Các nút đều là kỹ thuật số hoàn toàn và mỗi cảm biến trong mạng hoạt động hoàn toàn tự động. Các cảm biến không được điều phối bởi một đơn vị máy tính trung tâm; chúng tự kết nối mạng. Chúng có thể tự bản địa hóa và tự tổ chức một cách độc lập. Dựa trên nguyên tắc điện toán ranh giới , mỗi cảm biến có bộ phận máy tính riêng và có thể phát hiện vị trí của các cảm biến khác trong mạng”, Oliver Biallawons, nhà khoa học và thành viên của nhóm chuyên môn liên ngành “Hệ thống máy bay không người lái dân dụng” tại Fraunhofer FHR ở Wachtberg, giải thích.
Công việc gửi và nhận được chia sẻ giữa các cảm biến riêng lẻ, chúng phối hợp với nhau. Các cảm biến chủ động và thụ động phi tập trung được lắp đặt trên mặt đất và phối hợp với nhau để cảm nhận toàn bộ bãi cất cánh và hạ cánh cũng như vùng trời phía trên nó. Mạng quyết định cảm biến nào sẽ hoạt động ở chế độ chủ động (gửi và nhận) và thụ động (chỉ nhận) theo yêu cầu.
Càng nhiều cảm biến trong mạng thì diện tích có thể được giám sát càng lớn. Ngay cả khi một cảm biến hoặc nút radar được thêm vào hoặc loại bỏ, mạng radar vẫn có thể tiếp tục hoạt động hoàn hảo.
Chìa khóa cho tổ chức tự trị và xử lý phi tập trung của mạng là kết nối giữa các nút riêng lẻ thông qua các kênh liên lạc không dây được tích hợp vào tín hiệu radar.
Bằng cách tích hợp liên lạc mạng vào tín hiệu radar, tín hiệu có thể được tích hợp liền mạch vào cơ sở hạ tầng viễn thông trong tương lai. Đây là một cột mốc quan trọng trên con đường hướng tới việc hợp nhất radar và viễn thông hoàn chỉnh. Kỹ sư này cho biết: “Chúng tôi đang tích hợp tín hiệu liên lạc vào sóng radar thay vì sử dụng các kênh riêng biệt cho radar và liên lạc”.
