Cảm biến vật cản — Ra-đa Máy Bay Không Người Lái Tự Tránh Máy Bay Xâm Nhập

Theo ZACC DUKOWITZ

15 tháng 2 năm 2022

Trong một loạt các thử nghiệm gần đây được thực hiện ở Phoenix, một máy bay không người lái bay tự động bởi hệ thống ra-đa của Honeywell có thể di chuyển nhanh chóng xung quanh một máy bay xâm nhập.

Các bài kiểm tra được thiết lập như một trò chơi né bóng trên bầu trời, với máy bay không người lái xâm nhập để ngăn chặn một quá trình va chạm với máy bay không người lái thử nghiệm - nhưng lần nào nó cũng phát hiện và tránh nó.

Các cuộc thử nghiệm bắt đầu với việc hai máy bay không người lái bay lên bầu trời bằng chế độ lái tự động ở một khoảng cách ngắn với nhau.  Khi vị trí của chúng được thiết lập ở độ cao khoảng 300 feet trên không, chúng bay với nhau ở tốc độ cao.

.

.

Sử dụng công nghệ ra-đa của Honeywell, máy bay không người lái được trang bị ra-đa của Honeywell đã phát hiện ra máy bay không người lái xâm nhập đang tới, tính toán đường bay của nó và sau đó tự động bay đến nơi an toàn — bay sang trái, phải, lên, xuống hoặc dừng lại giữa không trung, tùy thuộc vào gió và các yếu tố khác.

“ Chúng tôi đã thiết lập một trò chơi ‘đá gà’ tối thượng, nhưng [ra-đa] chỉ đơn giản là sẽ không để những chiếc máy bay này gặp nguy hiểm.  Đây là một bước tiến nhảy vọt về an toàn có thể có những tác động sâu rộng trong ngành hàng không.”

 - Sapan Shah, Giám đốc sản phẩm tại Honeywell Aerospace

Sau khi tránh kẻ xâm nhập, máy bay không người lái đã quay trở lại kế hoạch bay ban đầu.

.

.

MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TỰ BAY VÀ TAXI HÀNG KHÔNG

Các cuộc thử nghiệm này đã chứng minh rằng hệ thống ra-đa Honeywell’s IntuVue RDR-84K, được tạo ra để điều khiển máy bay không người lái tự động và các loại phương tiện khác, có thể xác định giao thông trên không và tự quyết định cách tránh va chạm với nó.

Tại sao vấn đề này lại quan trọng?

Bởi vì công nghệ này rất quan trọng đối với sự phát triển của máy bay không người lái tự bay và các phương tiện di chuyển hàng không tiên tiến - thường được gọi là taxi hàng không.

“ Mục đích của việc thực hiện các mối đe dọa này thực sự là để mô phỏng một số mối đe dọa sẽ xảy ra giữa máy bay không người lái và phương tiện có người lái... đó là một thuật toán rất phức tạp mà chúng tôi đang triển khai ngày hôm nay.”

.

.

- Larry Surface, Nhà khoa học hàng đầu

Khi nói đến việc chế tạo các phương tiện có thể tự bay, việc tạo ra công nghệ cho phép chúng tránh các vật thể không lường trước được trên bầu trời là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của công nghệ và khó nắm bắt nhất.

Thường được gọi là công nghệ phát hiện và tránh, các kỹ sư phải đối mặt với một số thách thức trong quá trình phát triển của nó, bao gồm:

• Phát triển các ra-đa tầm xa để giải quyết vấn đề tốc độ cao.
• Phân biệt giao thông trên không với tiếng ồn xung quanh trên mặt đất, như ô tô đang chuyển động.
• Yêu cầu về thông tin định vị chính xác để tạo ra tiếng vọng của ra-đa.

Tất cả những thách thức này liên quan đến việc phát hiện mối đe dọa.

Đối với máy bay và máy bay trực thăng có phi hành đoàn, những thách thức này có một giải pháp đơn giản - chúng mang theo các bộ thu phát tín hiệu thông báo vị trí của chúng cho các máy bay khác trong khu vực.

Máy bay không người lái cũng đã bắt đầu mang những bộ phát đáp này. Ví dụ, DJI đã đưa thiết bị thu ADS-B lên bất kỳ máy bay không người lái nào nặng hơn 250 gram kể từ đầu năm 2020.

Nhưng khi nói đến việc phát triển công nghệ để vừa phát hiện và tránh các máy bay khác, các kỹ sư phải phát triển công nghệ có thể phát hiện tất cả các máy bay trên bầu trời xung quanh, chứ không chỉ chế tạo máy bay mang bộ phát đáp.

Bạn có thể tưởng tượng mức độ phức tạp tăng lên như thế nào khi bạn chuyển từ việc chỉ cố gắng phát hiện một mối đe dọa sang việc tìm cách tự động tránh nó. Hệ thống phải có khả năng tính toán đường đi của máy bay đang tới và nhanh chóng tìm cách tránh đường đi đó.

Và đó chính xác là những gì ra-đa của Honeywell đã làm trong các cuộc thử nghiệm này.

Điều quan trọng cần lưu ý là công nghệ này không chỉ giới hạn ở máy bay không người lái - các phương tiện eVTOL lớn hơn cũng có thể được lái với radar này, cũng như các phương tiện trên mặt đất hoặc trên biển có thể hoạt động tự động.

.

.

CÁCH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VÀ TRÁNH RA-ĐA

Đây là cách máy bay không người lái thử nghiệm đã được thử nghiệm trong các cuộc thử nghiệm gần đây ở Phoenix:

• Máy bay không người lái bắt đầu lái tự động, bay theo đường bay đã định.
• Một radar gắn vào máy bay không người lái liên tục quét bầu trời để tìm các mối đe dọa khi nó đang bay.
• Khi ra-đa phát hiện kẻ xâm nhập, nó sẽ tiếp quản hoạt động của máy bay không người lái.
• Ra-đa sẽ tính toán con đường an toàn nhất để tránh máy bay đang lao tới, sau đó sẽ đi theo con đường đó để tránh va chạm.
• Sau khi máy bay không người lái an toàn, ra-đa sẽ trả lại quyền điều khiển máy bay không người lái sang chế độ lái tự động và máy bay không người lái quay trở lại kế hoạch bay ban đầu.

Dưới đây là một chút thông tin về ra-đa Honeywell RDR-84K được sử dụng trong các cuộc thử nghiệm này:

• Nó khá nhỏ, nặng chưa đến hai pound.
• Nó có thể "nhìn thấy" các mục tiêu cách xa tới 5,6 dặm (3 km).
• Nó sử dụng công nghệ monopulse - một hệ thống các chùm tia chồng lên nhau - để tăng độ chính xác và loại bỏ sự lộn xộn trên mặt đất.
• Nó không có hệ thống làm mát và không có bộ phận chuyển động — ra-đa điều khiển chùm tia của nó bằng điện tử.
• Nó có thể phát hiện giao thông, bản đồ địa hình và cung cấp điều hướng thay thế (trong trường hợp GPS bị lỗi).

_phuongdong_