تکامل ناوبری eVTOL و سیستم های کنترل

پرواز عمودی الکتریکی و فرود (eVTOL) نشان دهنده یک تغییر پارادایم در تحرک شهری، نیاز به ناوبری و سیستم های کنترل بسیار پیچیده تر از کسانی که در هلیکوپتر های معمولی یا هواپیماهای بدون سرنشین یافت شده اند، این سیستم ها به یک اتصال قوی از سیستم عامل اتصال ترافیک جهانی (GPS) گیرنده های اندازه گیری بی نظیر (IMU) که ترکیبی از شتاب سنج و سرعت سنج، عملیات کنترل سیگنال های درایو (GPS)، و سیم پیچ و یا سیم پیچ و یا سیم پیچ و خمیدگی سیگنال های کنترل سیگنال های کنترل کننده سیگنال های کنترل کننده درایو سیگنال های کنترل کننده، به طور فزاینده ای، به طور فزاینده ای، سیستم عامل اتصال).

چگونه اتصال 5G عملیات eVTOL را تغییر می دهد

استقرار رادیو جدید 5G (NR) چندین ستون تکنولوژیکی را به ارمغان می آورد که به طور مستقیم به محدودیت های نسل های سلولی پیشین اشاره می کند.برای ناوبری و کنترل eVTOL، مهمترین قابلیت های فوق العاده قابل اعتماد ارتباطات کم زمان (URLLC)، پهنای باند پهن (eMBB) برای داده های سنسور بالا و ارتباطات گسترده دستگاه (mTC) برای نظارت دقیق با سرعت بالا، کنترل ترافیک بالا (برای اتصال های کنترل پایین به سرعت بالا)

ارتباطات کم ارتفاع قابل جبران (URLLC) برای عملکرد ایمنی-Critical

URLLC سنگ بنای برنامه های ایمنی از زندگی است. eVTOL (هواپیما باید تلهومتر را مبادله کند – مانند وضعیت موتور، حالت باتری، موقعیت و نگرش – با ایستگاه های کنترل زمینی با نرخ بیش از 50 هرتز شهری، با URLLC 5G، احتمال یک بسته واحد که در بودجه تأخیر تحویل داده می شود، می تواند به کمتر از 10 (RAN) اتصال دقیق و 5LT در هر اتصال به آن دسترسی اضطراری، کاهش یابد.

افزایش آگاهی از وضعیت از طریق Data Fusion

هواپیماهای eVTOL که در شهرها کار می کنند حجم داده های زیادی از دوربین های با وضوح بالا، رادار 360 درجه و سنسورهای اولتراسونیک را تولید می کنند. قابلیت های eMBB 5G اجازه می دهد که این جریان های داده ها به منظور کاهش گره های محاسباتی پایین تر برای پردازش ادراک پیشرفته، حتی با ترکیب سنسور های مبتنی بر زیرساخت (به عنوان مثال، دوربین های ترافیک، ایستگاه های آب و هوا) و داده ها از طریق سیستم ناوبری سریع تر (2) این سیستم تشخیص یکپارچه سازی دوگانه (مانند پروتکل های الکترونیکی).

شبکه Slicing برای کانال های تحرک هوایی اختصاصی

شبکه 5G شبکه شبکه ای که به طور منطقی شبکه های مجازی جدا شده را در یک زیرساخت فیزیکی مشترک فراهم می کند.برای تحرک هوایی شهری (UAM)، تنظیم کنندگان و اپراتورهای می توانند یک برش اختصاصی با کیفیت تضمین شده خدمات (QoS) پارامترهای -حداقل jitter، تضمین شده از طریق قطع، و در دسترس بودن بالا، تضمین می کند که سیگنال های کنترل eVTOL توسط داده های سطح زمین از تلفن های هوشمند یا وسایل نقلیه شبکه مستقل تحت تاثیر قرار نمی گیرند، انتقال سریع قابل اطمینان از طریق یک برش پویا و برش های حمل و برش های قابل اطمینان از طریق قطعات قابل اطمینان از طریق قطعات قابل تنظیم شده است:

تاثیر 5G بر پرواز خودکار و اجتناب از Collision

در حالی که طرح های فعلی eVTOL اغلب شامل یک خلبان انسانی برای صدور گواهینامه اولیه است، مسیر بلند مدت برای سودآوری تاکسی های هوایی به افزایش استقلال متکی است. اتصال 5G این انتقال را با فعال کردن تعامل زمان واقعی با سیستم عامل های "زیبایی به عنوان یک سرویس" تسریع می کند.

زمان واقعی تشخیص موانع و راه بازسازی

سیستم های سنتی اجتناب از برخورد با محدوده سنسور و قدرت محاسباتی محدود می شوند.(با 5G، هواپیمای eVTOL می تواند یک برنامه ریز مسیر مبتنی بر ابر را جستجو کند که داده ها را از زیرساخت دیجیتال یک شهر جمع آوری می کند، به عنوان مثال، یک جرثقیل ساخت و ساز قریب الوقوع یا یک منطقه فعالیت موقت هواپیماهای بدون سرنشین می تواند به صورت یک مسیر جدید محاسبه شده در ثانیه، مزیت تاخیر 5G که به عنوان یک سیستم حمل و نقل هوایی پویا (A) انتقال مستقیم و هوایی غیر مستقیم و هوایی، از آن اجتناب کند: صدها اتصال اضطراری و یک سیستم های حمل و هوایی اضطراری.

ادراک تعاونی و ارتباطات V2X

با استفاده از 5G-V2X، eVTOL ها می توانند داده های سنسور را با یکدیگر و ایستگاه های زمینی در زمان واقعی به اشتراک بگذارند، این درک تعاونی اجازه می دهد تا یک وسیله نقلیه فراتر از سنسورهای خود "دیدن" کند: یک eVTOL نزدیک شدن به یک تقاطع می تواند اطلاعات نقطه کور را از یک هواپیمای دیگر از نزدیک شدن به یک جهت خاص دریافت کند. مشخصات 3G برای "توسعه" (به سیستم عامل حمل و نقل هوایی همیشه به طور فعال تر است.

چالش های ادغام EVTOL 5G-Enabled

علی رغم وعده، ادغام 5G با سیستم های ناوبری و کنترل eVTOL موانع قابل توجهی را ارائه می دهد. فوری ترین مسئله پوشش فرکانس رادیویی (RF) در محدوده های شهری آسمان خراش، پل ها و تونل ها باعث انسداد، محو شدن چند وجهی و شکست های فعلی ماکرو 5G برای کاربران سطح زمین بهینه شده اند، نه برای آنتن زمینی مورد نیاز در 200 فوت و ثابت، به عنوان یک فاز جدید.

امنیت یکی دیگر از نگرانی های حیاتی است، از آنجایی که پیوندهای 5G دستورات کنترل و داده های حساس ایمنی را حمل می کنند، آنها به اهداف جذاب برای حملات سایبری تبدیل می شوند، از جمله انسان-در وسط، انکار خدمات و حملات طولانی مدت رمزگذاری، احراز هویت متقابل و انزوای شبکه ضروری هستند، اما همچنین تاخیر را معرفی می کنند که باید بودجه را به بدن های کنترل حلقه مانند سیستم گواهی نامه 3G و 5G در حال توسعه دهند، اما یک سیستم گواهی نامه 5G در حال توسعه است.

تخصیص اسپکت همچنین یک مشکل را ایجاد می کند. باندهای فرکانس 5G که در حال حاضر برای خدمات تلفن همراه تجاری استفاده می شوند (به عنوان مثال، 3.5 گیگاهرتز در بسیاری از مناطق، 6GHz در ایالات متحده) باید با ماهواره های فعال، رادار و عملیات دولتی به اشتراک گذاشته شوند: برای عملیات eVTOL که نیاز به ظرفیت تضمین شده، طیف اختصاصی دارد - احتمالا در 4.2-4.4 گیگاهرتز یا محدوده در گروه های نهایی (F)

تداخل با شبکه های زمینی نیز یک خطر است. An eVTOL در پرواز ممکن است به چندین سلول زمینی متصل شود، به طور بالقوه باعث تداخل در کاربران در همه آنها می شود. - الگوریتم های کنترل شده دست و کنترل قدرت برای جلوگیری از تقسیم خدمات به مشترکان زمین مورد نیاز است.

چشم انداز آینده: 6G و Beyond

به عنوان شبکه های 5G بالغ، جامعه تحقیقاتی در حال حاضر به دنبال 6G است، که وعده می دهد حس یکپارچه و ارتباطات (ISAC) و تراhertz (THz) باند برای eVTOL، 6G می تواند سرعت موقعیت زیر ذره ای از طریق آرایه های عظیم MIMO و سنجش سطح مولکولی از شرایط جوی مانند پوشش باد، "شبکه" (MTF) را با استفاده از سیستم اتصال مستقیم هوا فراهم کند.

نتیجه گیری

نفوذ اتصال 5G در ناوبری و سیستم های کنترل الکترونیکی بسیار فراتر از انتقال داده های ساده است.با فعال کردن کنترل از راه دور مبتنی بر URLLC، ترکیب سنسور لبه، و شبکه پویا، اتصال شبکه پویا، 5G به عنوان ستون فقرات ارتباطی مورد نیاز برای امن، چالش تحرک هوایی مقیاس پذیر باقی می ماند در پوشش، امنیت، طیف امنیتی، و گواهینامه، اما وعده داده شده است که ما فقط یک مسیر ناوبری سیستم هدایت معکوس - به عنوان یک نقطه اتصال سیستم دید هوایی دیگر - به عنوان یک نقطه اتصال به عنوان یک سرعت سیستم کنترل سیستم هوایی ساده 6G 6G، به عنوان یک سرعت اتصال به عنوان یک سرعت اتصال به سرعت اتصال به سرعت اتصال به سرعت اتصال به سرعت اتصال به سرعت اتصال به سرعت اینترنت - در نهایت به سرعت اتصال به عنوان یک سیستم دید هوایی ساده و سرعت 6G است.