توسيع نطاق عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية من خلال بنية تحتية قوية للاتصال والاستقلالية

تتمتع عمليات الطائرات المسيّرة خارج نطاق الرؤية البصرية بإمكانات هائلة لإحداث نقلة نوعية في أساليب حياتنا وعملنا، إذ تقدم حلولاً مبتكرة في قطاعات متنوعة، تشمل الخدمات اللوجستية والزراعة والتفتيش. وتملك هذه العمليات المتقدمة القدرة على رفع الكفاءة وخفض التكاليف وتوسيع نطاق الخدمات المختلفة.

مع تحوّل قطاع الطيران نحو عمليات الطيران الآلي خارج نطاق الرؤية البصرية، تُعدّ السلامة من أهم الاعتبارات التي لا غنى عنها. لذا، يُصبح امتلاك حلول اتصال موثوقة ومتاحة باستمرار، تُوفّر أداءً قويًا ونقلًا مرنًا للبيانات، ضرورةً حتميةً لضمان عمليات أكثر أمانًا. تخيّل تشغيل طائرة بدون طيار عن بُعد دون معرفة موقعها الفعلي أو مع تأخير في ذلك!

خلال جلسة من جلسات مؤتمر NestGen '23، أجرينا حواراً مع يواف أميتاي، الرئيس التنفيذي لشركة إلسايتمنصة اتصال مخصصة لتوفير اتصال موثوق للغاية وعالي النطاق الترددي وفوري حتى في أكثر المناطق صعوبةً وعزلةً. يناقش يواف التحديات الحالية بالإضافة إلى حلول الاتصال المطلوبة لجعل عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS) حقيقة واقعة.

ما هو مصطلح BVLOS تحديداً؟ وكيف يختلف عن VLOS أو EVLOS؟

قبل الخوض في حلول الاتصال، دعونا نلقي نظرة على الاختلافات بين عمليات VLOS وEVLOS وBVLOS. وفقًا للتعريف:

• VLOSيشير مصطلح "الرؤية المباشرة" أو "خط الرؤية المرئية" إلى عمليات الطائرات بدون طيار التي يتم فيها تحليق الطائرة ضمن خط الرؤية المرئية لقائد الطائرة، مع وجود ضابط المراقبة البصرية في نفس الموقع وعلى اتصال مباشر مع قائد الطائرة.
• إيفلوسأو ما يُعرف بخط الرؤية الممتد، هو عملية طائرات بدون طيار يحافظ فيها الطيار و/أو المراقب على وعي بصري مستمر بالمجال الجوي. يجوز تحليق الطائرة خارج نطاق رؤية قائد الطائرة، ولكن يجب أن تبقى ضمن نطاق الرؤية للمراقب في جميع الأوقات، مع بقاء قائد الطائرة مسؤولاً عن القيادة في جميع الأوقات.
• BVLOS أو خارج نطاق الرؤية البصرية هي عمليات يتم فيها تحليق الطائرة خارج نطاق الرؤية المباشرة لقائد الطائرة أو مساعده.

لكن كما ذكر يواف، "يُعدّ تحديد المسافة الدقيقة التي تُصنّف عندها عملية ما ضمن نطاق الرؤية البصرية (VLOS) أو نطاق الرؤية البصرية خارج نطاق الرؤية البصرية (EVLOS) أو نطاق الرؤية البصرية خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS) أمرًا غير واقعي، إذ يعتمد ذلك على عوامل عديدة، مثل حجم الطائرة المسيّرة، وطبيعة التضاريس، والظروف الجوية، واللوائح التنظيمية. حتى لو كانت الطائرة المسيّرة ضمن النطاق، فإن أي عوائق أو تداخل بين المشغل والطائرة قد يجعل العملية خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS). علاوة على ذلك، إذا كان مشغل واحد يتحكم في عدة طائرات مسيّرة، حتى لو كانت ضمن نطاق الرؤية البصرية (VLOS)، فقد تعتبر السلطات التنظيمية العملية خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS) نظرًا لزيادة تعقيدها، الأمر الذي يستلزم بالضرورة اتخاذ تدابير سلامة إضافية والحصول على شهادات اعتماد.

التحديات في عمليات الطائرات بدون طيار خارج نطاق الرؤية البصرية

والآن بعد أن أصبحت التعريفات واضحة، يتناول يواف ثلاثة تحديات تكنولوجية رئيسية مرتبطة بعمليات الطائرات بدون طيار خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS) وهي:

• إدارة المجال الجوي: تتطلب عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية إدارة فعالة للمجال الجوي، لا سيما في البيئات التي يعمل فيها العديد من المشغلين في نفس المجال الجوي. ويُعد ضمان التواصل بين المشغلين لتجنب التعارضات أو التصادمات، وإدارة كل من المركبات المأهولة وغير المأهولة في نفس المجال الجوي، تحديات كبيرة يجب معالجتها.
• الاتصال: وأخيرًا، تتطلب عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية اتصالًا مستمرًا وموثوقًا بين الطائرة المسيرة والمشغل، لا سيما عند قطع مسافات طويلة. ويُعدّ الاتصال الفوري ضروريًا للعديد من التطبيقات، بما في ذلك الأمن. تقتيشوالزراعة، ويصبح الحفاظ على الاتصال تحديًا بالغ الأهمية في عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية.
• استقلال: تتطلب عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية على نطاق واسع استبعاد العنصر البشري من العملية. وهذا يستلزم تطوير برمجيات ذاتية التشغيل قادرة على إدارة أساطيل الطائرات بدون طيار بكفاءة وأمان، مما يقلل تكاليف العمالة ويزيد الإنتاجية. استقلالية الطائرات بدون طيار يمكن تحسين إجراءات السلامة عن طريق تقليل الخطأ البشري وجعل النظام أكثر موثوقية.

سنتناول في هذه المدونة اثنين من التحديات الرئيسية و تقديم حلول لحل مشكلات الاتصال وتمكين العمليات المستقلة.

{ {guide} }

الحفاظ على اتصال موثوق بين الطائرة بدون طيار والمحطة الأرضية

لقد ثبت أن الاتصال الموثوق ونقل البيانات أمران بالغا الأهمية لإدارة المجال الجوي، والحفاظ على الاستقلالية، والتغلب على التحديات التقنية، لا سيما عندما تكون الطائرة المسيرة خارج نطاق الاتصال اللاسلكي المباشر مع وحدة التحكم. فما هي خيارات الاتصال المتاحة؟ دعونا نستكشفها:

تقنية الترددات اللاسلكية الخاصة القياسية من نقطة إلى نقطة

طريقة شائعة للاتصال اللاسلكي تُنشئ شبكة مغلقة مباشرة بين المشغل والطائرة المسيّرة، مما يسمح بالاتصال والتحكم في الوقت الفعلي. إلا أن هذه الأنظمة لها عدة قيود، خاصة في عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS).

• بدايةً، فإن مداها المحدود يجعلها غير مناسبة للعمليات بعيدة المدى، مما يحد من نطاق المهمة.
  
  
• إنها عرضة للتداخل، خاصة في المناطق المكتظة بالسكان حيث تستخدم العديد من الأجهزة اللاسلكية نفس الترددات، مثل 2.4 أو 5.8 جيجاهرتز.
  
  
• ولأن هذه الأنظمة تولد شبكة محلية، فهي غير مناسبة للحلول المتصلة بالسحابة ودمج التطبيقات الإضافية، مما يحد من نطاق المهمة الإجمالي.
  
  
• كما أن استهلاك الطاقة لهذه الأنظمة مرتفع مقارنةً بالحلول الأخرى، مما قد يحد من مدة المهمة.

الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

يُعد الاتصال عبر الأقمار الصناعية خيارًا آخر للاتصال اللاسلكي في عمليات الطائرات بدون طيار. ورغم أنه يوفر تغطية جيدة، إلا أنه يعاني من العديد من القيود.

• تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في محدودية النطاق الترددي المتاح، مما قد يُصعّب نقل البيانات في الوقت الفعلي، وخاصة بيانات الفيديو. وبسبب محدودية النطاق الترددي، تكون جودة الفيديو وزمن استجابته منخفضين للغاية.
  
  
• قد تكون الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مكلفة، وهو ما قد لا يكون مجديًا اقتصاديًا في بعض حالات استخدام الطائرات بدون طيار.
  
  
• أما بالنسبة للحلول المتوفرة في السوق، فإن معظمها إما كبير الحجم أو ضخم للغاية بحيث لا يمكن استخدامه مع الطائرات المسيّرة. فالحلول التي تتيح البث المباشر بالإضافة إلى التحكم والسيطرة والقياس عن بُعد، يبلغ وزنها عادةً حوالي 1.5 كيلوغرام. وهذا يحد من قدرة حمولة الطائرة المسيّرة ويقلل من أدائها العام.

الهاتف المحمول:

يُعدّ العمل عبر البنية التحتية الخلوية العامة، وخاصةً شبكات LTE و5G/4G، الخيار الأمثل من حيث التكلفة والإنتاجية للاتصالات اللاسلكية في عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS). وفيما يلي بعض مزايا استخدام هذه الطريقة:

• تتميز بقدرتها على دعم بنى الشبكات الجماعية للاتصالات. ويمكنها استيعاب بنى الشبكات من واحد إلى متعدد أو من واحد إلى واحد، مما يوفر مرونة أكبر في عمليات الطائرات بدون طيار.
• لا يتطلب هذا النظام خط رؤية مباشر أو محطة تحكم أرضية، كما أنه لا توجد قيود على مداه. وهذا ما يجعله مثالياً لعمليات الاتصالات بعيدة المدى خارج نطاق الرؤية المباشرة، حيث يتميز نظام الاتصالات بقدرته على العمل عبر بلدان وقارات متعددة مع الحفاظ على جودة عالية في عرض النطاق الترددي وزمن الاستجابة.
• تتوفر البنية التحتية الخلوية على نطاق واسع، وتشير التقديرات إلى أنها تغطي ما بين 85 و 92٪ من العالم، مما يجعلها خيارًا متاحًا وموثوقًا لعمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS).
• يعمل هذا النظام على البنية التحتية للإنترنت، مما يسمح باستخدام تطبيقات SaaS التي تتيح بث البيانات في الوقت الفعلي وتحليل البيانات عبر السحابة.
• صُممت وحدات الاتصالات الخلوية والبنية التحتية للعمل مع الأجهزة التي تعمل بالبطاريات، مما يجعلها خفيفة الوزن، ومنخفضة استهلاك الطاقة، وأقل استهلاكًا للمساحة على الطائرة بدون طيار. وهذا يضمن عدم تأثيرها على الأداء العام أو استقرار الطائرة، مما يجعلها خيارًا مناسبًا للحصول على شهادة الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS).

كما يسلط يواف الضوء على تحديات العمل مع الجمهور البنية التحتية الخلوية مع رسوم بيانية من إريكسون وكوالكوم. يقول: "يكمن التحدي الذي نواجهه في البنية التحتية للاتصالات الخلوية في أنها مُصممة خصيصًا للاتصالات الأرضية، وليست مُصممة للعمل بكفاءة على ارتفاعات عالية. فالهوائيات مُصممة للهواتف المحمولة العادية على الأرض، حيث يتواجد غالبية المشتركين، وحيث يمتلك المشغلون تراخيص استخدام ترددات مُحددة. أما عند استخدام الطائرات المُسيّرة، فيتم الاتصال عبر الفصوص الجانبية للهوائي، وقد يؤدي التواجد مباشرة فوق برج الاتصالات إلى انقطاع الاتصال تمامًا، مما يجعل الاتصال الموثوق تحديًا كبيرًا."

يُشارك يواف أيضًا تحليلًا آخر مثيرًا للاهتمام قدمته شركة فيريزون وإدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية، وهو عملية LTE المحمولة جوًا (ALO)، والذي خلص إلى أن شبكة الإنترنت الخلوية قادرة على دعم أنظمة الطائرات بدون طيار بشكل كافٍ، بالإضافة إلى دعم الاتصالات غير المتعلقة بالحمولة على ارتفاعات تقل عن 500 قدم. وبينما يُظهر هذا أن البنية التحتية قادرة على العمل على هذه الارتفاعات، إلا أنه لا تزال هناك مناطق لا تتوفر فيها تغطية الشبكة.

كيف تحل شركة Elsight Halo تحديات الاتصال

لمواجهة تحديات شبكات الهاتف المحمول العامة، يقترح يواف نهجًا متعدد الشبكات، وهو بالضبط ما يقدمه منتج Elsight - هالويقدم نظام Elsight عروضًا مميزة. من خلال تجميع جميع روابط IP المتاحة (حلول 4X خلوية أو RF X SIMs مع تجاوز الأعطال) في رابط واحد مدمج، يعمل النظام على تحسين قنوات الاتصال للطائرات بدون طيار، مما يضمن إمكانية إرسال واستقبال البيانات والأوامر في الوقت الفعلي بموثوقية عالية. وهذا يتيح تغطية أفضل إحصائيًا مع اتصال أكثر موثوقية، وهو ما يسميه يواف بـ "ثقة الاتصال."

يتغلب هذا النهج على تحديات البنية التحتية للاتصالات الموحدة من خلال توفير قدر أكبر من التكرار واتصال أكثر موثوقية للطائرات بدون طيار، حتى في المناطق التي قد تكون فيها التغطية محدودة أو معاقة.

باعتبارها أول حل اتصال مدعوم بالذكاء الاصطناعي، تتميز هالو بحجمها الصغير وتصميمها الخفيف واستهلاكها للطاقة الذي يقل عن نصف استهلاك مصباح المطبخ العادي. يوفر هذا الحل المبتكر في الحجم والوزن والطاقة، مع توفير إمكانيات اتصال مدمجة.

الحاجة إلى الاستقلالية لتوسيع نطاق عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية

كما ذكر يواف، يتمثل التحدي الثالث في العمليات المستقلة. ومع استمرار توسع شركة الطائرات بدون طيار، سيزداد الطلب على حلول فعالة من حيث التكلفة وذات كفاءة عالية قادرة على العمل على نطاق واسع.

تساهم أنظمة التشغيل الذاتي بشكل كبير في ذلك من خلال خفض تكاليف العمالة وزيادة الإنتاجية، مما يجعل عمليات الطائرات بدون طيار أكثر جدوى اقتصادية. علاوة على ذلك، فإن إزالة العنصر البشري من العملية يحسن بشكل كبير من سلامة وموثوقية عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية. على عكس البشر، يمكن للبرمجيات تشغيل الطائرات بدون طيار بدقة واتساق، دون أن يعيقها التعب أو الخطأ البشري.

كيف تُسهّل FlytBase عمليات الطائرات بدون طيار الخاصة بك

باعتبارها حلاً برمجياً سحابياً للمؤسسات، تُمكّن FlytBase المشغلين من إدارة عمليات الطائرات بدون طيار عن بُعد وبشكل مستقل من أي مكان في العالم دون الحاجة إلى التواجد في الموقع. وتتيح حلول الاتصال، مثل Elsight Halo، للمشغلين الاستفادة الكاملة من إمكانيات هذا الحل البرمجي.

• إدارة الفيديو: تتيح المنصة للمشغلين مشاهدة العديد من مصادر الفيديو عالية الجودة مع زمن استجابة منخفض للغاية، مما يسهل مراقبة عمليات الطائرات بدون طيار والتحكم بها عن بُعد. كما يمكن للمشغلين مشاركة بيانات الفيديو في الوقت الفعلي مع الجهات المعنية في أماكن أخرى، مما يعزز التعاون واتخاذ القرارات. وتتيح المنصة أيضًا التكامل مع أنظمة إدارة الفيديو (VMS) ومصادر الفيديو الثابتة الأخرى، مما يوفر للمشغلين رؤية شاملة لعملياتهم.
• إدارة الأجهزة: تُمكّن أدوات إدارة الأجهزة في FlytBase المشغلين من إدارة ومراقبة أسطول طائراتهم بدون طيار بالكامل، بما في ذلك محطات الإرساء. تتكامل المنصة مع محطات الأرصاد الجوية وأدوات التنبؤ الجوي المباشر مثل Windy لتمكين المستخدمين من إيقاف المهمة تلقائيًا في ظروف جوية قاسية، مما يضمن سلامة الطائرة بدون طيار والمناطق المحيطة بها.
• مزامنة الوسائط السحابية: بفضل توفر اتصال جيد بالإنترنت، يستطيع المستخدمون مزامنة الوسائط من بطاقة الذاكرة الخاصة بالطائرة بدون طيار إلى مساحة التخزين السحابية الخاصة بهم بسهولة تامة. وبمجرد انتهاء الطائرة من مهمتها، يمكن للمستخدمين مزامنة الوسائط تلقائيًا دون الحاجة إلى تدخل يدوي.
• التكاملات اللازمة لتمكين الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية: كما يوفر FlytBase تكاملاً سلساً مع تقنيات أخرى مثل ADS-B، الكشف والتجنب، وأنظمة استعادة المظلات وبرامج مثل منصات إدارة الحركة الجوية غير المأهولة (UTM) للوعي بالمجال الجوي، مما يتيح للمشغلين عن بعد الحصول على رؤية شاملة لبيئة التشغيل الخاصة بهم بالإضافة إلى ضمان العمليات الآمنة.

قم بتوسيع نطاق عمليات الطيران خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS) باستخدام DJI Dock 2 و FlytBase

تحدث إلى خبرائنا.

اطلب عرض سعر

يوضح الرسم البياني أدناه كيفية عمل FlytBase و Halo معًا.

وختاماً، احتضان مستقبل عمليات الطائرات بدون طيار خارج نطاق الرؤية البصرية يتطلب ذلك التزاماً راسخاً بتطوير وتنفيذ حلول برمجية قوية للاتصال والتشغيل الذاتي. وهذا يمكّن الشركات من إطلاق العنان للإمكانات الكاملة لهذه التقنية الرائدة، مما يدفع عجلة الابتكار والنمو في مختلف القطاعات، ويسهم في نهاية المطاف في بناء عالم أكثر أماناً وكفاءة.