دمج طائرات الحركة الجوية المتقدمة في عمليات المجال الجوي الحالية

سيعتمد النجاح في دمج عمليات التنقل الجوي المتقدمة (AAM) في نظام المجال الجوي على إنشاء نظام آمن وفعال وموثوق، مع الحد الأدنى من التأثير على عمليات المجال الجوي الحالية. من المتوقع أن تكون أولى عمليات التنقل الجوي الحضري (UAM) لأغراض العرض التوضيحي وستكون مطلوبة للامتثال لقواعد ولوائح المجال الجوي الحالية.

لكي يتم ترخيصها والطيران بأمان، يجب أن تكون طائرات UAM الكهربائية ذات الإقلاع والهبوط العمودي (eVTOL) مع الطيارين على متنها (يشار إليها عادة باسم "سيارات الأجرة الطائرة") مجهزة بالتقنيات المناسبة، مما يجعلها قادرة على التواصل السلس مع كليهما. أنظمة إدارة الحركة الجوية (ATM) وأنظمة إدارة حركة الطائرات بدون طيار (UTM).

واستجابة لهذه التحديات، يشارك رواد الصناعة بنشاط في تطوير تقنيات الاتصالات المتطورة، مع التركيز بشكل أساسي على شبكات الجيل الخامس (5G) وشبكات الجيل السادس المستقبلية (6G)، لتمكين التنقل الجوي والاتصالات عبر الأقمار الصناعية. أنظمة مصممة خصيصًا لدعم المتطلبات المعقدة لعمليات AAM.  

وبالاعتماد على وظائف ومقاييس أداء متميزة، يمكن تصنيف البنية التحتية المتقدمة للاتصالات بشكل منهجي إلى عدة مكونات أساسية. وتشمل هذه السحابة الطرفية، التي تشكل الطبقة الخارجية للشبكة، والشبكة الأساسية التي تشكل قلب أنظمة الاتصالات، وقطاع AAM-UTM (التنقل الجوي المتقدم - إدارة حركة المرور بدون طيار) المخصص لتسهيل الحركة الجوية المنسقة والآمنة، والقياس عن بعد خدمات موجهة نحو نقل البيانات واستقبالها بدقة (انظر الشكل 1). 

من الضرورة المحورية ضمن شبكة اتصالات التنقل الجوي تحقيق زمن وصول منخفض، مما يدل على ضرورة نقل البيانات بسرعة وكفاءة. وتكتسب هذه السمة أهمية قصوى بالنسبة للمركبات ذاتية القيادة، والتي تعتمد على البيانات في الوقت الحقيقي لاتخاذ القرار الفوري. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تظهر الشبكة القدرة على استيعاب عدد كبير من الأجهزة، بما في ذلك أجهزة الاستشعار وأنواع أخرى مختلفة من الأجهزة التي لا غنى عنها لتعزيز الإطار التشغيلي لمركبات التنقل الجوي. 

التحديات الرئيسية التي تطرحها عمليات التنقل الجوي المتقدمة 

وفي ضوء هذه المتطلبات، يتولى هذا العمل مهمة الكشف عن تحديات جديدة في مجال الحركة الجوية. فهو يقدم في الوقت نفسه أطر عمل متجذرة في تكامل الفضاء الجوي، مصممة لتتوافق بسلاسة مع كل من عناصر البنية التحتية الحالية والمقبلة، بدلاً من الشروع في إعادة بناء كاملة للبنية الرقمية التأسيسية. ويؤكد هذا النهج على موقف عملي، يعزز التقارب بين القطاعات الاقتصادية المتنوعة ويخفف في الوقت نفسه التعقيدات الفنية.  

تعمل هذه المنهجية على تسريع استيعاب المركبات الجوية الجديدة المتنوعة في بيئة اتصالات معقدة بالفعل. وعلاوة على ذلك، فهو يرسي الأساس لإنشاء آليات سلامة قوية، تتماشى بشكل مناسب مع المعايير المتطورة، وبالتالي تعزيز النسيج الأمني ​​للنظام البيئي. ستتألف خدمة AAM من عدة متطلبات للأنظمة المستقلة (مركبات التسليم AAM، وسيارات الأجرة الطائرة، وما إلى ذلك) التي يمكن التحكم بها عن بعد لأداء المهام المخصصة. سيتم تفعيل طلب خدمة معينة من بنية AAM عبر نظام مركزي يقدم مثل هذه الخدمات ويحددها لمقدمي الخدمات المحليين (انظر الشكل 2).  

يتطلب النظام البيئي المقترح لنظام الاتصالات التكامل السلس بين المكونات المتنوعة، بما في ذلك أنظمة إدارة الحركة الجوية، والبنية التحتية للتحكم الأرضي، وشبكات الاتصالات. يعد هذا التكامل أمرًا محوريًا في تمكين قنوات الاتصال السلسة والفعالة بين مركبات AAM والأنظمة الأرضية، وبالتالي ضمان سلامة وكفاءة العمليات.  

ونتيجة لذلك، فإن صناعة الطيران رائدة بنشاط في إطار عمل فضائي متقدم، وتعزيز الممارسات المشتركة التي تعطي الأولوية لسلامة واستدامة وكفاءة العمليات الجوية. يعالج هذا الإطار بشكل كلي التحديات الوشيكة للطيران المستقبلي ويطرح اقتراحًا شاملاً لتكامل البروتوكولات التشغيلية ومكونات البنية التحتية وحلول الاتصال والأنظمة البيئية الشاملة التي ستحدد مستقبل التنقل الجوي.  

تهدف هذه الحلول إلى معالجة التوسع في عمليات نشر AAM واسعة النطاق والتي تواجه عقبات ناجمة عن عدم كفاية التغطية اللاسلكية في المناطق الحضرية المزدحمة والمجتمعات الريفية المحرومة. وفي مرحلة التعافي الأولية على وجه الخصوص، فإن دمج AAM جنبًا إلى جنب مع الاتصال الجديد جو-أرض يطرح تحديات معقدة. وتشمل هذه الضغوط المحتملة على الشبكات الأرضية بسبب طلبات البيانات، والحاجة إلى دعم موثوقية الارتباط، والإدارة الفعالة لأحداث التسليم بين نقاط الاتصال المختلفة. 

وفي الختام، تهدف هذه الورقة إلى تمهيد طريق مبتكر لمستقبل عمليات وخدمات النقل الجوي. ومن خلال تقديم مخطط رؤية للبنية التحتية الأساسية، مدعومة بتقنيات الاتصالات المتقدمة، يسعى هذا العمل إلى إنشاء أساس يدعم سلامة الطيران واستدامته في السنوات القادمة. 

هل أنت مهتم بمعرفة المزيد عن هذا المجال من البحث؟ سيقود البروفيسور سابا حلقة نقاش في ندوتنا عبر الإنترنت حول النقل المتصل يوم الأربعاء 18 أكتوبر 2023 الساعة 12.30:XNUMX ظهرًا بتوقيت جرينتش.