نخبه شو

پهپادها که این روزها نقش بزرگی در حوزه‌های مختلف مانند نقشه‌برداری، فیلم‌برداری و ماموریت‌های امدادی دارند، اغلب به سیستم GPS برای موقعیت‌یابی متکی هستند. اما در شرایطی که سیگنال GPS قطع شود یا قابل دسترس نباشد، این پرنده‌های هوشمند چگونه مسیر خود را پیدا می‌کنند؟ در این مطلب به بررسی فناوری‌ها و روش‌هایی می‌پردازیم که امکان ناوبری بدون GPS را برای پهپادها فراهم می‌کنند.

برای دیدن ادامه مطلب روی ادامه مطلب کلیک کنید.

چطور پهپادها بدون GPS موقعیت خود را تعیین می‌کنند؟

پهپادها یا هواپیماهای بدون سرنشین، معمولاً برای تعیین موقعیت و ناوبری به سیستم‌های GPS متکی هستند که اطلاعات دقیق جغرافیایی را فراهم می‌کند. اما در شرایطی مانند محیط‌های بسته، مناطق شهری با ساختمان‌های بلند، یا مکان‌هایی که سیگنال GPS ضعیف یا قطع است، پهپادها باید از روش‌های جایگزین برای حفظ دقت و کنترل حرکت خود استفاده کنند.

1. سیستم ناوبری داخلی (INS)

یکی از مهم‌ترین فناوری‌های مورد استفاده، سیستم ناوبری داخلی یا INS است. این سیستم از سنسورهای مختلفی مانند:

ژیروسکوپ (برای اندازه‌گیری چرخش‌ها)،

شتاب‌سنج (برای سنجش شتاب خطی)،

و گاهی مغناطیس‌سنج (برای تعیین جهت)

تشکیل شده است. این سنسورها به پهپاد اجازه می‌دهند تا حرکت و تغییر موقعیت خود را نسبت به نقطه شروع تخمین بزند. INS مستقل از سیگنال‌های خارجی کار می‌کند، اما یکی از معایب آن، خطای تجمعی است؛ یعنی هرچه زمان می‌گذرد، خطای موقعیت‌یابی ممکن است افزایش یابد.

2. استفاده از بینایی کامپیوتری و پردازش تصویر

پهپادها به کمک دوربین‌های خود محیط اطراف را ثبت می‌کنند و با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر، اشیاء ثابت مثل درختان، ساختمان‌ها و موانع را شناسایی می‌کنند. این داده‌ها به پهپاد کمک می‌کند تا موقعیت خود را نسبت به این نشانه‌ها بسنجند و مسیر خود را تنظیم کند. این فناوری به ویژه در فضاهای داخلی و مناطق شهری کاربرد زیادی دارد که GPS به خوبی کار نمی‌کند.

3. حسگرهای اضافی و ادغام داده‌ها

علاوه بر دوربین، پهپادها از حسگرهای دیگری مانند:

لیدار (برای نقشه‌برداری سه‌بعدی و اندازه‌گیری فاصله)،

اولتراسوند (برای تشخیص موانع نزدیک)،

حسگرهای مادون قرمز (برای تشخیص حرارت و موانع)،

استفاده می‌کنند. این حسگرها داده‌های دقیق‌تری درباره محیط فراهم می‌کنند و وقتی با داده‌های INS و پردازش تصویر ترکیب شوند، ناوبری بسیار دقیقی را ممکن می‌سازند.

4. هوش مصنوعی و الگوریتم‌های پیشرفته

برای تحلیل و ترکیب داده‌های مختلف، پهپادها از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین بهره می‌برند. این الگوریتم‌ها می‌توانند شرایط محیط را تشخیص داده، موانع را پیش‌بینی کنند و مسیر بهینه را برای پرواز انتخاب نمایند. نتیجه، پهپادی است که حتی بدون GPS می‌تواند با دقت بالا و ایمنی پرواز کند.

کاربردها

این فناوری‌های جایگزین باعث شده‌اند پهپادها بتوانند در ماموریت‌های:

جستجو و نجات در مناطق جنگلی یا شهری،

نقشه‌برداری دقیق از مناطق بسته یا شهری،

حمل بار و ارسال کالا در مناطق کم‌سیگنال،

موفق عمل کنند و وابستگی به GPS را کاهش دهند.

در مجموع، پیشرفت در سنسورها، الگوریتم‌ها و فناوری‌های پردازش تصویر، به پهپادها این امکان را داده تا مستقل از GPS، به خوبی موقعیت خود را شناسایی کنند و مسیرهای هوشمندانه‌ای را انتخاب نمایند.

#پهپاد #ناوبری #هوش_مصنوعی #مهندسی_مکانیک #نخبه_شو #smartsho