NASA Drone Hava Trafik Yönetimi Projesi UTM
23-10-2020
22:25
NASA Drone Hava Trafik Yönetimi Projesi UTM
Acil durum yöneticileri, orman yangınları ve kasırgalar gibi doğal afetlere müdahalede yardımcı olmak için insansız hava araçlarının kullanımını kolayca benimsedikçe, bu afet bölgelerinin üzerindeki hava trafiği, hem insanlı hem de insansız hava araçlarıyla giderek daha kalabalık hale geliyor ve bu da otomatik yönetimli hava trafiğine ihtiyaç yaratıyor.
Polis Acil Durum Müdahale Operasyonları için Ölçeklenebilir Trafik Yönetimini projesinin geliştirilmesiyle, Kaliforniya'nın Silikon Vadisi'ndeki Ames Araştırma Merkezi'nin öncülük ettiği NASA ile Diğer federal kurumlar, eyalet ve yerel acil durum yönetimi kurumları ve özel şirketlerle işbirliği içinde çalışan iki yıllık proje ile , bazıları özerk olarak uçan insansız hava araçlarının, İHA'nın kimliği, mekansal konumu gibi önemli verileri otomatik olarak raporlayabileceği bir sistem geliştirmeyi hedefliyor.
Drone görev ve uçuş yolu rotası Projesi - afet yönetimi ekibine, gökyüzünü insanlı uçaklar ve helikopterlerle paylaşan hatta her gün artan sayıda insansız hava aracını barındırmak için yeni nesil bir hava trafiği yönetim sistemi geliştirmek için NASA'nın İnsansız Uçak Sistemi Trafik Yönetimi (UTM) projesinin bir sonucudur.
Alçak irtifa hava sahasında çalışan çok sayıda UAS aracının olduğu bir geleceği düşünürsek, geleneksel hava trafik kontrol kaynakları aracılığıyla yönetilmesi zor olacaktır. NASA'nın İnsan Sistemleri Entegrasyonu Bölümü'nde araştırma psikoloğu olan Joey Mercer, bir röportajda, ticari havacılık ve genel havacılık için günümüzün hava trafik sistemleri yüksek talebe göre ölçeklenemeyecek, ”dedi.
STEReO projesinin geliştirilmesinde müdür olan Mercer, UTM programının bu temel konseptini ele alarak, "bu tür hizmetlerin acil durum müdahalesine nasıl uygulanabileceğini keşfetmek istiyoruz" dedi. Proje geliştiricileri, acil durum müdahale trafik yönetim sisteminin iki tanıtımını yapmayı planlıyor. İlki, sistemin orman yangınlarına karşı savaşta kullanımını gösterecek canlı bir uçuş gösterimi, muhtemelen Cal Fire veya ABD Orman Hizmetleri gibi bir STEReO ortağı tarafından sponsorluk edilen önceden planlanmış bir etkinlikle bağlantılı olarak önümüzdeki bahar gerçekleştirilecek. . Önümüzdeki yaz ya da sonbaharın başlarında yapılacak ikinci gösteri, Ames Araştırma tesisinde yapılacak ve bir şehir ya da banliyö bölgesine çarpan bir kasırganın ardından verilen yanıtın koşullarını tekrarlayan bir simülasyon olacak. İnsanlı uçakların kullanımını içeren tipik bir orman yangını tepkisinde, silindirik bir hava sahası kurulacak ve yaklaşık 2.000 fit yükseklikte bir uçakta uçan bir hava gözetmeni, hava sahasının çevresi etrafında dönerek, tüm uçaklara göz kulak olacak. yangına yanıt veren uçak. Bu, yangın geciktirici taşıyan tanker uçakları, tankerlere kılavuzluk edecek uçaklar ve yangınla mücadele ekipleri ve ekipmanı taşıyan helikopterleri içerebilir.
152 NASA Araştırma Parkı (NRP), Silikon Vadisi, Moffett Field, CA binası, NASA Konferans Merkezinde düzenlenen Acil Durum Yanıt İşlemleri (STEReO) Çalıştayı (UTM için) için Ölçeklenebilir Trafik yönetimi. Geroge Lawton, NASA bağlantı yeteneklerini konuşuyor. Mercer, bu durumda, hava gözetmeninin elinde zaten çok iş olduğunu söyledi. "Aynı anda birden fazla frekansı dinliyorlar; her şeyi takip etmeye çalışıyorlar ”dedi. Şimdi karışıma birkaç düzine dron eklediğinizi hayal edin. Mercer, "Bu ilave uçaklara bugün uçağa verdikleri özeni göstermeleri gerektiğini hayal etseler, muhtemelen bu kadar fazla iş yükünü üstlenmek konusunda gergin olurlar" dedi.
STEReO projesi, insanlı uçaklarda transponderler tarafından gerçekleştirilen veri aktarımlarına benzer şekilde, yangın söndürme dronlarının uçuş verilerini otomatik olarak merkezi bir sunucuya ileteceği bir sistem öngörüyor. Mercer, bu verilerin "uçağın çağrı işaretini, telemetri verilerini ve ayrıca İHA'nın görevinin bir tür niyetini" içerebileceğini söyledi.
"Aynı merkezi sunucu, insanlı uçaktan gelen bu bilgileri dinliyor olabilir ve bunların tümü bir araya getirilebilir ve bir iPad gibi bir müşteri ekranına verilebilir" dedi. Tasarım ekibinin karşılaştığı zorluklardan biri, STEReO sisteminin farklı acil durum yönetimi ekipleri tarafından kullanılan çeşitli mevcut iletişim sistemlerine nasıl entegre edileceğini öğrenmek olacaktır.
Mercer, "Bu tür operatörlerden başka bir ekrana bakmaları veya başka bir cihaz taşımalarının istenmesi çok yaygındır" dedi. "Daha sorunsuz bir deneyim yaşayabilmek için mümkün olduğunda mevcut altyapıyla entegre olmaya çalışmak için elimizden gelenin en iyisini yapmak istiyoruz."
İki afet müdahale senaryosu, vahşi arazide yangınla mücadele ve kasırga müdahalesi, her biri kendi benzersiz sistem tasarım problemlerini sunar.
Mercer, orman yangınları genellikle iletişim altyapısından uzak uzak yerlerde meydana geldiğinden, bir hava trafik yönetim sistemi geliştirmenin önündeki en büyük zorluklardan biri, bağlantının her zaman sürdürülebilmesini sağlamaktır.
"UTM projesinde daha önceki bazı uçuş testlerini yaptık, ancak bu testleri her zaman LTE bağlantısı veya İnternet kullanılabilirliği açısından oldukça iyi bir kapsama alanına sahip olduğumuzu varsayarak yaptık. Bu acil müdahale senaryolarının çoğunda, altyapı kullanılabilirliği azalmış veya noktalı olabilir ”dedi. "Bunu önceden kucaklamak istedik ve tutarsız veya güvenilmez bağlantıya ve dirençli olmak için neler yapabileceğimize bakmaya başladık."
Öte yandan, kasırga müdahale senaryosu, NASA'nın büyük fırtınaların vurabileceği daha yoğun nüfuslu kentsel veya banliyölerde çalışabilen bir hava trafik sistemi geliştirmesini gerektirecek.
Mercer, senaryoların doğasında bulunan farklılıkların gerçekten değerlidir ve içeriğe çok fazla güç katacağını söyledi.
Bu iki örnek arasında, bu iki yıllık çabadan epeyce bir şeyler öğreneceğiz ve bu bizi, bu kavramı bir sonraki adımda nereye götüreceğimizi değerlendirmeye sevk edecek," dedi.
UTM nedir?
NASA
"UTM" kısaltmalardan biridir - insansız hava aracı endüstrisindeki herkesin ne anlama geldiğini anlayamayacak kadar teknik, ancak artık çok az makalenin ne olduğunu açıklamaya zahmet edecek kadar her yerde. UTM alanındaki lider şirketlerden biri olan ANRA Technologies'den Amit Ganjoo ile konuyu netleştirmek için görüştük. Konuyla ilgili tanınmış bir uzman ve sık konuşmacı olan Amit ve şirketi ANRA Technologies, UTM teknolojilerinin test edilmesi konusunda NASA ile yoğun bir şekilde ilgilenmiştir.
"UTM", UAS Trafik Yönetimi anlamına gelir. Drone endüstrisi için kritik öneme sahip bir konudur. Tüm paydaşlara insanlı uçakların ve insansız uçakların gökyüzünü güvenli bir şekilde paylaşabileceğine dair güvenilir bir sistem olmadan, hava sahasına gerçek "drone entegrasyonu" gerçekleşemez ve BVLOS uçuşu gerektiren ticari uygulamalar sınırlı olacaktır. Çok önemli olmasına rağmen, UTM'nin üstesinden gelmek zordur: çok fazla alanı kapsayan karmaşık bir konudur.
UTM Kapsamı
Bu temel bir soru gibi görünse de, birkaç cümleyle yanıtlamak zordur. Bunun nedeni, Ganjoo'nun açıkladığı gibi, UTM'nin bir ürün değil bir kavram olmasıdır. UTM'nin tasarladığı şeyin temel bir yönüyle başlayalım: insansız hava araçlarının ve diğer uçakların kaza yapmasını önlemek.
Örnek olarak, Amazon'dan bir drone'nun sokağınızdaki bir eve bir paket teslim etmesi gerektiğini varsayalım. Uçuş, Amazon deposu ile ev arasında duran yerel hastanenin üzerinden uçacak şekilde programlandı. Ancak bu uçuş hastaneye yaklaşırken, bir helikopterin bir hastaya ulaşmak için hastanenin çatısını terk etmesini gerektiren bir acil durum ortaya çıkar.
Bu, kanun yapıcıları utandıran türden bir senaryodur ve çözülmesi gereken bir sorundur. Başarılı bir UTM sistemiyle, drone ve helikopter, helikopterin önceliğini belirleyerek ve drone'u yeniden yönlendirerek - otomatik olarak - iletişim kurabilir. Ya da hastane helikopter pistinden kaçınan bir insansız hava aracı teslimat koridoru oluşturulabilir ve bu sorun ortadan kaldırılabilir.
Dronun bir diş fırçası değil, kaza mahalline hayat kurtaran kardiyak defibrilasyon ekipmanı sağladığını varsayalım. Şimdi, hangisinin önce gerçekleştiğini hızlı, güvenli ve adil bir şekilde nasıl belirleyeceksiniz?
Kullanım senaryosunun önemli olabileceğini gösteren bir örnektir. Mesele şu ki, insansız hava araçları, yaygınlaşmak için, diğer tüm uçaklarla (hem "kooperatif" hem de "işbirlikçi olmayan" uçaklar - yani diğer reklamlar veya dolandırıcı operatörler) ile iletişim kurmanın bir yoluna ihtiyaç duyuyorlar. (UTM topluluğu, örtmece "çatışmayı giderme" yi tercih eder.) Ayrıca, coğrafya ve uygulama gibi çeşitli faktörlere dayalı olarak öncelik ve geçiş hakkı oluşturmaları gerekir.
UTM teriminin, NASA'nın Güvenli Otonom Sistem Operasyonları Projesi'nin yöneticisi olarak hizmet veren "UTM'nin babası" olarak tanınan NASA bilim adamı Parimal Kopardekar (PK) tarafından kullanıldığı bildirildi. Geçtiğimiz baharda UTM konusunda Google'da yaptığı bir konuşmada PK, UTM'nin "düşük irtifa hava sahasında drone operasyonlarının güvenli bir şekilde etkinleştirilmesi" hakkında olduğunu söyledi ve sistemin hedeflerinin Ulusal ve bölgesel güvenliği dikkate aldığını; alçak irtifa drone uygulamalarının ekonomik değerinin gerçekleştirilmesi; ve ölçeklenebilirlik - böylece bu drone uygulamaları büyümeye devam edebilir.
Bu, NASA'nın bir süredir üzerinde çalıştığı bir sorun ve ANRA gibi sektöre katkıda bulunanlarla ortaklaşa, sistemleri ve çözümleri test etmeye devam ediyorlar. UTM, uçak kayıtları veya araç plakaları gibi uçak, sensör bilgileri ve bir kimlik ve izleme sistemi arasındaki iletişimleri dikkate almalıdır. Kısıtlı alanlar ve drone koridorlarının kurulması gerekebilir. UTM'nin bazı bölümleri tekniktir ve diğerleri yasaldır: birlikte, düşük irtifa hava sahasında gerçekleştirilen güvenli drone uygulamalarına olanak tanıyan bir tür mimari oluşturacaklar.
"Sistemler ve çözümler" hala belirsiz görünüyorsa, öyledir. UTM, insansız trafiğin yönetilmesiyle ilgili en iyi uygulamaları ve teknik çerçeveyi açıklıyor, Ganjoo açıklıyor: Tek seferde çalışır durumda yayınlanacak tek bir yazılım çözümü veya platform değil.
UTM Ne Zaman Bitirilecek ?
Her büyük girişimde olduğu gibi, bu cevaplanması zor olan başka bir sorudur. UTM bir NASA araştırma programıdır ve işlerin çoğu CA'daki Ames Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmektedir. NASA, bir dizi Teknik Yetenek Düzeyi Gösterileri programı oluşturmuştur. TCL 1 ve TCL 2 bitti; TCL 3 şu anda gerçekleşiyor. Her TCL, tüm mimarinin yönleri üzerinde çalışır ve giderek daha karmaşık hale gelir. NASA’nın programı başlangıçta 4 TCL için çağrıda bulunurken, 2019'da tamamlanan FAA'ya geçiş için daha fazla geliştirme için, zaman çizelgesinin endüstri baskılarına yanıt olarak hızlandırıldığı ve NASA ile FAA'nın birlikte çalışmaya başladığı görülüyor.
Bir UTM mimarisinin her yönü geliştirilmemiş olsa da, UTM'nin bazı bölümleri zaten oyunda. Ganjoo, "Arada, endüstri bu kavramları piyasaya sürüldükçe zaten uyguluyor” diyor. Ayrıca Ganjoo, uygulanan tek bir UTM sisteminin olmayacağını açıklıyor. "Ulusal bir sistem olmayacak - ülke çapında faaliyet gösteren birçok hizmet tedarikçisi olacak ve operasyonları paylaşacaklar, çatışmaları ortadan kaldıracaklar ve havaalanları gibi daha geniş sistemle paylaşacaklar" diyor. Hem drone endüstrisi hem de dji gibi üreticiler, güvenli ticari drone uygulamalarını sağlamak için iyi kurulmuş bir sistemden açıkça yararlanacaklar. Ancak son raporlar, 500 milyon dolarlık bir UTM "pazarı” iddiasını ortaya attı ve bu da şu soruyu soruyor: UTM'den kim kâr ediyor? Ganjoo, bunun hala bir gizem olduğunu söylüyor. Kuşkusuz bazı bireysel şirketler, sorunun bazı yönlerini çözen çözümler satabilecekler, ancak şimdilik iki kritik soru - kim kar ediyor ve kim ödüyor - cevapsız kalacak. Bazı modeller ticari drone endüstrisinin faturayı ödemesini talep ediyor; diğerleri bunun bir devlet sorumluluğu olduğunu öne sürüyor. Gerçek rakam ister 500 milyon ister 500 milyar dolar olsun, sorunun hızlı bir şekilde çözülemeyecek bir yönüdür.