روشهای ردیابی کوادکوپتر (Quadcopter) ، در حال حاضر به یکی از مهمترین نیازهای فناوران فعال درعرصه های مختلف تبدیل شده است. این تجهیزات کاربردی که نوعی هواگرد با بال چهار پره و ساختار ساده هستند، کاربردهای متنوعی در حوزه های امنیت، فناوری اطلاعات، صنعت، حمل و نقل، مهندسی و… دارند. در مواردی برای جستجو کوادکوپتر گم شده، حفظ امنیت، مقابله با تهدیدات اطلاعاتی و… لازم است تا فرایند ردیابی کوادکوپتر انجام شود. این ردیابی به روش های مختلفی امکان پذیر است که شامل استفاده از فناوری های مختلف مانند فناوری رادیویی، حرارتی، نوری وهمچنین اپلیکیشن و ابزارهای اینترنتی ردیاب و… هستند. هریک از این روش ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند و ممکن است در شرایط عملیاتی ویژه ای کارآمد باشند.
بیشتر بخوانید: خرید انواع دوربین های حرارتی پیشرفته thermal
اهمیت رصد و ردیابی کوادکوپترها
از آنجایی که کوادکوپترها در زمینه های مختلف مانند عملیات امداد و نجات، پشتیبانی از عملیات های نظامی، جمع آوری اطلاعات، بررسی محیط زیست، بررسی زمین های کشاورزی و… کاربرد دارند. ردیابی آن ها از چند جنبه مختلف حائزاهمیت است. اولین دلیل امکان گم شدن و به سرقت رفتن کوادکوپتری است که برای انجام هدفی خاص به پرواز درآمده است. در اینصورت تنها با ردیابی می توان بر عملکرد کوادکوپتر نظارت کرد و تا حد امکان آن را از خطرات در امان نگه داشت. در مواردی دیگر ممکن است این ریز پرنده ها به عنوان اهداف متخاصم شناسایی شوند که امنیت یک منطقه را تحت تاثیر قرار میدهند که در اینصورت ردیابی آن ها از نفوذ اطلاعاتی و مشکلات امنیتی جلوگیری می کند. یافتن موقعیت افراد در عملیات امداد و نجات، بررسی طبیعت، نظارت بر مکان های مختلف و… از دیگر اهداف ردیابی کوادکوپتر ها هستند.
انواع Quadcopter (ریزپرنده)
کوادکوپتر انواعی از ریز پرنده ها هستند که بال های گردان چهار پروانه ای دارند و به همین دلیل به این نام خوانده می شوند. این تجهیزات ساختار بسیار ساده ای دارند و به دلیل توانایی پرواز پایدار کاربردهای متنوعی در زمینه های مختلف پیدا کرده اند. انواع کوادکوپتر معمولا بر اساس حوزه کاربردی آن ها طبقه بندی شده و شامل موارد زیر هستند:
- کواد کوپتر دوربین دار
- کواد کوپترهای حرفهای
- کواد کوپترهای نظامی
- کوادکوپترهای نیمه حرفهای
بررسی ساختار سیستم فعالیتی پهپادها
به طور کلی پهپادها در انواع بسیار متنوعی تولید می شوند که هر یک از آن ها از نظر نوع سیستم عملکردی، شکل بدنه و کارایی تفاوت هایی دارند. همگی این تجهیزات از چند بخش مختلف تشکیل شده اند که شامل بدنه، سیستم پیشران، سیستم کنترل پرواز، سیستم تغذیه، موقعیت یابی و قطعات مختلف مانند حسگر، باتری و… هستند. سیستم عملکردی یا فعالیتی پهبادها بسته به اهدافی که برای آن طراحی شده اند متفاوت است و دریک دسته بندی کلی شامل موارد زیر است.
پهپادهای مبتنی بر ملخ: کوادکوپترها (Quadcopters) جز این دسته از پهپادها هستند و نیروی پیشرانه آن ها دارای چهار ملخ است.
پهپادهای با بال ثابت: این نوع پهپادها بالی شبیه باب هواپیما دارند. این بالهای ثابت امکان پرواز سریعتر و طولانی تر را فراهم کرده اند.
پهپادهای VTOL: این پهبادها دارای ترکیبی از ویژگیهای پهپادهای ملخدار و بالثابت هستند و توانایی نشست و برخاست عمودی دارند.
پهپادهای نظامی: این پهپادها مجهز به سیستمهای پیشرفتهتر و برد طولانی هستند و برای شناسایی یا اقدامات نظامی مورد استفاده قرار می گیرند.
بیشتر بخوانید: انواع پهپاد و کاربرد پهپادها (Drone) | پهباد کنترلی دوربین دار
چگونگی عملکرد تجهیزات شناسایی و مقابله با هواپیماهای بدون سرنشین
عملکرد تجهیزات شناسایی و مقابله با هواگردها یا همان هواپیماهای بدون سرنشین به شیوه شناسایی و ردیابی آن ها بستگی دارد. انواع مختلفی از هواپیماهای بدون سرنشین با اهداف متفاوتی به پرواز در می آیند و از راه دور توسط مرکز کنترل یا اپراتور ( خلبان) هدایت می شوند. برای شناسایی، ردیابی و مقابله با این هواگردها از روش ها و تجهیزات مختلفی از قبیل تحلیلگرهای امواج مغناطیسی، آشکارساز های صوتی، دوربین های حرارتی، حسگر های مادون قرمز، رادارها و… استفاده می شود. اگر چه نحوه ردیابی ریز پرنده ها در هریک از این روش ها متفاوت است اما اساس کلی آن ها بر شناسایی موقعیت مکانی هواگرد از طریق مکان یابی به کمک مادون قرمز( گرما)، فرکانس رادیویی، سیگنال های صوتی و… سپس به دست آوردن مختصات هواگرد و مقابله با آن استوار است.
انواع روش های رصد کوادکوپتر
همانطور که اشاره شد، روش های مختلفی برای شناسایی و ردیابی کوادکوپترها وجود دارد که بسته به سیستم عملکردی کوادکوپتر برای رهگیری این هواگردها مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از مهم ترین روش های شناسایی کوادکوپترها عبارتند از :
شناسایی کوادکوپتر با فرکانس رادیو یا فناوری rf
از آنجایی که بسیاری از کوادکوپترها برای برقراری ارتباط با مرکز کنترل و انتقال داده ها از امواج رادیویی استفاده می کنند یکی از روش های بسیار متداول ردیابی این ریز پرنده ها استفاده از امواج رادیویی است. برای اینکار از تجهیزات گیرنده امواج رادیویی با تحلیلگرطیف برای شناسایی امواج RF استفاده میشود، سپس با تحلیل فرکانس، قدرت و الگوهای ارتباطی سیگنال های دریافتی می توان موقعیت کوادکوپتر را رهگیری کرد.
مزایای روش تکنولوژی rf
برخی از مزایای روش فناوری امواج رادیویی عبارتند از :
- امکان شناسایی کوادکوپتر از راه دور
- سادگی و کم هزینه بودن ردیابی با این شیوه
- ارائه مختصات دقیق کوادکوپتر
معایب روش تکنولوژی rf
معایب اصلی ردیابی با تکنولوژی rf عبارتند از :
- نیاز به تجهیزات تخصصی مانند تحلیلگر طیف و گیرنده امواج
- امکان تداخل با سیگنال های دیگر
- عدم امکان رهگیری پهبادهای پیشرفته
بیشتر بخوانید: پهپاد FPV، معرفی و نحوه کار ریز پرنده های اِف پی وی
شناسایی و ردیابی کوادکوپتر با رادار
سامانه های راداری همواره از بهترین و کاربردی ترین روش ها برای شناسایی انواع ریز پرنده ها و هواپیماهای بزرگ هستند. این سامانه ها با اسکن مداوم حریم هوایی و ارسال امواج الکترومغناطیسی به فضا وجود ریز پرنده ها را با تحلیل امواج بازتابش شده از آن ها تشخیص میدهند.
مزایای شناسایی با رادار
برخی از مزایای روش شناسایی با رادار عبارتنداز:
- امکان شناسایی همزمان چندین کودکواپتر و پهپاد
- عدم تاثیر پذیری از آب و هوا
- شناسایی دقیق مکان کوادکوپتر
- اسکن مداوم حریم هوایی
معایب ردیابی با رادار
برخی از معایب استفاده از شناسایی راداری عبارتند از :
- نیاز به مجوز برای استفاده از این فناوری
- امکان تشخیص اشتباه پرندگان زنده بجای ریز پرنده ها
- نیاز به تنظیمات سامانه راداری و وجود اپراتور متخصص
بیشتر بخوانید: رادار نظارتی دوربین مداربسته | حسگر رادار
ردیابی و شناسایی با دوربین های تشخیص حرارت
این فناوری یکی از جدیدترین فناوری های تشخیص و ردیابی پهپادها است. برای شناسایی کوادکوپتر در این شیوه، از دوربین های بسیار پیشرفته با توانایی تصویربرداری حرارتی استفاده می شود. دوربین های حرارتی دارای حسگر هایی هستند که قابلیت تشخیص امواج مادون قرمز ساطع شده از اشیا را دارند. در واقع، هر جسمی با دمای بالاتر از صفر مطلق می تواند توسط این دوربین ها شناسایی شود. نحوه عملکرد دوربین حرارتی در شناسایی کوادکوپتر و انواع دیگرهواگردها بدین ترتیب است که چون این اجسام از خود اشعه مادون قرمز ( گرما) منتشر می کنند، این تابش ها با سرعت بسیار بالایی توسط سنسور دوربین تشخیص و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند. شدت این سیگنالها با میزان گرمای جسم مرتبط است؛ پس از پردازش آنها می توان شکل کلی و مختصات دقیق هواگرد را شناسایی کرد و حتی از آن عکس گرفت. این دوربین ها حتی در تاریکی مطلق و شرایط آب و هوایی نامساعد هم با سرعت بسیار بالایی انواع پهپاد را شناسایی می کنند. توانایی شناسایی دقیق پهپاد از فاصله دور بدون نیاز به حضور اپراتور در محل، شناسایی بسیار سریع و همچنین عدم تداخل سیگنالی از ویژگی های تشخیص حرارتی پهپادها با استفاده از دوربین های مادون قرمز هستند.
مزایای استفاده از دوربین های حرارتی
برخی از مزایای شناسایی کوادکوپتر با دوربین حرارتی عبارتند از:
- ارائه آنی داده های بصری بدون کوچکترین تاخیر زمانی
- شناسایی دقیق و سریع اهداف بدون نیاز به حضور اپراتور در نزدیکی صحنه
- امکان تصویربرداری از پرواز کوادکوپتر به عنوان سند و مدرک برای ارائه به مقامات قضایی
- عملکرد فوق العاده سریع و دقیق حتی در تاریکی مطلق
- شناسایی دقیق انواع پهپاد بدون تداخل سیگنالی
- عملکرد بهینه در شرایط آب و هوایی نامساعد
معایب روش شناسایی با دوربین حرارتی
استفاده از دوربین های حرارتی برای شناسایی کوادکوپتر و پهپادها یک شیوه کاملا کارآمد است و بسیاری از ایرادات روش های قبلی را ندارد. با این وجود برخی از معایب این شیوه عبارتند از:
- نیاز به ابزار تخصصی ( دوربین حرارتی و تجهیزات همراه )
- گران بودن دوربین حرارتی با برد بالاتر
کاربرد سیستم موقعیت یابی یا جی پی اس (GPS) در کوادکوپتر
سیستم موقعیتیابی جهانی (GPS) در کوادکوپترها به عنوان یک سامانه مکان یابی هوشمند کاربردهای متعددی دارد. این سیستم می تواند به کوادکوپتر برای جهت یابی دقیق، مدیریت بهتر پرواز خودکار و همچنین بازگشت به خانه کمک کند. بعلاوه، پهپادها و کوادکوپترهای مجهز به GPS معمولا توانایی بیشتری برای تثبیت موقعیت خود و فیلمبرداری دقیق تر از سوژه دارد. همچنین، این سیستم می تواند در صورت گم شدن با به سرقت رفتن کوادکوپتر، سیستم کنترل پرواز یا اپراتور را از موقعیت دقیق هواگرد آگاه کند. در فرایندهایی مانند امداد و نجات، هواشناسی و… هم کوادکوپتر می تواند به کمک GPS اطلاعات دقیق تری را برای مرکز کنترل ارسال کند.
تجهیزات شناسایی و جهت یابی پهپاد قابل حمل
برای شناسایی و جهت یابی پهپادها از روش های مختلفی استفاده می شود که هر یک به تجهیزات خاصی نیازمند هستند. لیست برخی از مهم ترین وسایل و تجهیزات کاربردی برای ردیابی پهپاد شامل موارد زیر هستند.
- ردیابهای سیگنال
- دوربینهای حرارتی
- آشکارسازهای صوتی
- تحلیلگرهای امواج رادیویی
- رادارها
- آنتن های جهت یاب
- ژیروسکوپها
- شتابسنجها
- ساعتهای اتمی
پهباد هایی با قابلیت Follow Me
پهپادهایی Follow Me به انواعی از پهپادها گفته می شود که قابلیت شناسایی خودکار یک سوژه متحرک و دنبال کردن آن را دارند. در واقع، این پهپادها می توانند از طریق فناوریهایی نظیر GPS، GLONASS با تکنولوژی های مشابه، یک سوژه متحرک را تشخیص داده و ضمن دنبال کردن آن از یک فاصله مشخص از آن فیلمبرداری کنند. فاصله و زاویه فیلمبرداری از سوژه توسط اپراتور قابل تنظیم است.
استفاده از ترکیب 3 روش برای شناسایی کواد کوپتر
امروزه انواع پهپادها به ترکیبی از سیستم های پیشرفته مجهز شده اند و از روش های مختلفی برای انتقال داده ها استفاده می کنند. بنابراین، استفاده از روش های ترکیبی برای شناسایی این ریز پرنده ها سرعت و دقت شناسایی را افزایش میدهد. استفاده از ترکیب 3 روش برای شناسایی کواد کوپتر می تواند بهترین نتیجه را به همراه داشته باشد چون بسته نوع کوداکوپتر و سیستم کنترل آن ممکن است هر یک از روش های شناسایی با رادار، شناسایی از طریق تحلیلگر موج رادیویی و دوربین حرارتی در یک بازه زمانی کوتاه موثر واقع نشود. اما شیوه ترکیبی با ردیابی و شناسایی چند جهته این تجهیزات می تواند شانس موفقیت ردیابی را تا حد زیادی افزایش داده و زمان انجام فرایند را کوتاهتر کند.
بیشتر بخوانید: دوربین مداربسته نظامی چه نوع دوربینی است؟
سوالات متداول
در این بخش به چند سوال پرتکرار در رابطه با روش های ردیابی کوادکوپترها پاسخ میدهیم.
روشهای ردیابی کوادکوپتر در آسمان کدامند؟
این روش شامل استفاده از امواج رادیویی، رادارها، دوربین های حرارتی و یا تجهیزات دیگر هستند.
آیا تمامی کوادکوپترها قابل ردیابی و شناسایی هستند؟
خیر، به دلیل عدم استفاده برخی از آن ها از سیستم های کنترلی رایج، نمی توان همه کوادکوپتر ها را ردیابی کرد.
آیا این روش ها برای پیدا کردن کوادکوپتر گم شده مناسب است؟
بله، بسته به اینکه کودکواپتر از چه نوعی باشد می توان با این روش ها آن را ردیابی کرد.
بهترین روش برای شناسایی کوادکوپتر کدام است؟
بهترین روش به نوع کوادکوپتر بستگی دارد ولی استفاده از ترکیبی از شیوه های شناسایی می تواند شانس ردیابی را تا حد زیادی افزایش دهد.
یک پاسخ
چرا با این روش ها تو اون 12 روز کذایی پهبادها رو شناسایی نمی کردن پس؟