خلبان پـهپـاد

یکی از محور های مهم تکنولوژی در پهپاد ها سیستم های آن است. سیستم هایی که به عنوان مغز پهپاد شناخته شده و با توجه به ماموریت آن، هوشمندی ان تعیین می شود.

سیستم های پهپاد شامل چند جزء می باشد که از جمله آن می توان به سیستم های کنترلی اشاره کرد که وظیفه کنترل شرایط دینامیکی پرواز را بر عهده دارد و همچنین سیستم کنترل نیروی جلوبرنده و سیستم سنسورها و در مواردی برداشت و ارسال تصویر.
تفاوت عمده پهپادها با دیگر وسایل پرنده ویژگی کنترل از راه دور است. کاربر در کیلومترها فاصله از وسیله پرنده باید قادر باشد شرایط آن را مشاهده و فرمان لازم را ارسال نماید. برای این مهم سیستم های زمینی پیشرفته ای مورد استفاده قرار می گیرد، تا هم کنترل را آسان تر نماید و هم تامین امنیتی اطلاعات رد و بدل شده را تضمین نماید.

خلبان زمینی

از ابتدای حضور پهپادها در عرضه تکنولوژی خلبان های از راه دور کار خود را آغاز کردند. در این سال ها نیر اکثر پهپادهای عملیاتی در سراسر دنیا در ماموریت های حساس از خلبان های انسانی استفاده می کنند ، چراکه هوش مصنوعی هنوز قادر نست در تمام حالت های پروازی عملیات پرواز را انجام دهد.

پروژه های آینده در زمینه خلبان زمینی به افزایش برد ارتباط ، راحتی کنترل های پروازی و انتقال حی پرواز به خلبان ، استفاده از نشانگرها و حسگرها برای انتقال کامل وضعیت پروازی به خلبان ، فراهم کردن شرایط تصمیم گیری صحیص با وضوح تصاویر ارسالی برای خلبان.

در این راستا نیاز به پیشرفت در عرصه حس گرها ، دوربین و انتقال داده است و مهمتر از همه این موارد توانایی کد کردن ارتباطات برای عدم شکست در جنگ الکترونیک و خروج کنترل پهپاد از دست خلبان است.

در تصویر زیر یکی از مجهز ترین ایستگاه های خلبانی پهپاد مربود به پهپاد پریدیتور دیده می شود:

خلبان خودکار
روش دیگر هدایت خودکار است که نیازمند برنامه ریزی و وارد کردن مسیر پرواز به کامپیوتر مرکزی هواپیمای بدون سرنشین، پیش از پرواز است و دیگری هدایت مستقیم یا نیمه مستقیم که معمولا برای هواپیماهای بدون سرنشین کوچک تر مورد استفاده قرار می گیرد. تا سال های اوج جنگ سرد، به دلیل محدودیت های هدایت ماهواره ای، هدایت خودکار محبوبیت زیادی داشت.البته تعریف آن زمان از هدایت خودکار با امروز بسیار تفاوت داشت، مثلا هواپیماهای بدون سرنشین خودکار و پیشرفته ای چون D۲۱ که برای پرواز بر فراز شوروی طراحی شده بودند، عملا یک بار مصرف بودند و از نظر هدایت، بسیار شبیه موشک های هدایت شونده بودند. اما رفته رفته هدایت مستقیم، محبوبیت خود را از دست داد و هدایت نیمه مستقیم جای آن را گرفت. هدایت مستقیم این امکان را فراهم می کرد تا خلبان یا کنترل کننده وضعیت پرواز هواپیما را بر اساس موقعیت اهداف و شرایط تغییر دهد. این موضوع به خصوص در عملیات های شناسایی نقش ویژه ای ایفا می کرد.

تا پیش از توسعه سیستم های مکان نمای جهانی، رادارها برخی از انواع اولیه این دست هواپیماهای بدون سرنشین را ردگیری می کردند و به این ترتیب خلبان می توانست با استفاده از ارتباط رادیویی از اتاق کنترل خود در پایگاه مادر، مسیر پرواز را اصلاح کند. اما هدایت رادیویی، مشکل این شیوه هدایت بود. امواج رادیویی برد محدودی داشتند و در عین حال در نتیجه پارازیت، تدابیر متقابل الکترونیکی (جنگ الکترونیک) یا شرایط بد آب و هوایی دچار اختلال می شدند.

در چنین شرایطی با قطع یا اختلال در ارتباط رادیویی، هواپیما یا ساقط می شد یا در بهترین حالت، بدون هدایت به مسیر مستقیم خود ادامه می داد. برای حل اینگونه مشکلات، مثلا در جنگ ویتنام گونه ای از هواپیمای ترابری تاکتیکی هرکولس نقش رله را برای هواپیماهای بدون سرنشین ایفا می کرد. با توسعه سیستم های ناوبری و هدایت ماهواره ای و پیشرفت کامپیوترها، در فاصله تنها دو دهه از پایان جنگ سرد، داستان به کلی تغییر کرد. پهپادهای امروزی در هنگام پرواز در فواصل دور، زمانی که هیچ خط مستقیمی با مرکز کنترل وجود ندارد، توسط ارتباط ممتد ماهواره ای کنترل می شوند. در نتیجه همانند بیشتر هواپیماهای سرنشین دار، پهپادها هم برای هدایت خود به جی پی اس یا همان سامانه مکان نمای جهانی وابسته اند. با این تفاوت که پهپادها از جی پی اس های نظامی استفاده می کنند. جی پی اس های غیرنظامی از اطلاعات کد نشده استفاده می کنند که امنیت آن کمتر است اما جی پی اس های نظامی از اطلاعات تماما رمزنگاری شده با یک سیستم رمزنگاری خاص استفاده می کنند.

برنامه های هدایت خودکار

گیرنده جی پی اس با دریافت اطلاعات به صورت همزمان از حداقل سه ماهواره، طول و عرض جغرافیایی محل پرواز خود را محاسبه می کند. در عین حال، عموما هواپیماهای بدون سرنشین را علاوه بر جی پی اس، توسط دو سیستم ناوبری ترکام و آی ان اس نیز کنترل می کنند. پهپادها، به خصوص در زمان قطع ارتباط ماهواره ای برای هدایت به این دو وابسته اند. به این صورت که سیستم ناوبری اینرسیایی یا آی ان اس، اطلاعات تقریبی مورد نیاز برای ناوبری را تامین می کند و اطلاعات دقیق تر توسط سیستم ترکام تامین می شود. به این ترتیب هواپیما با استفاده از اطلاعات سیستم آی ان اس خود در مسیر تقریبی و سپس با استفاده از سیستم ترکام روی مسیر دقیق قرار می گیرد. بر این اساس، هواپیمای بدون سرنشین می تواند تمام مراحل عملیات را به صورت کاملا خودکار و بر اساس نقشه های گرافیکی وارد شده به سیستم ترکام طی کنند.

البته باید پیش از آغاز پرواز، این نقشه های با قدرت تفکیک بسیار بالا را به حافظه کامپیوتر هواپیما داد چرا که هیچ یک از دو سیستم آی ان اس و ترکام در هنگام پرواز تبادل اطلاعاتی با بیرون ندارند، همین موضوع هم کارآیی این سیستم را بدون کمک جی پی اس محدود می کند. استفاده از جی پی اس به پهپاد امکان می دهد تا بدون توجه به عوارض زمینی، آزادی عمل بیشتری در انتخاب مسیر خود داشته باشد. عموما خلبان ها پهپادهای شناسایی و تهاجمی کوچک را در طول بیشتر مراحل پرواز کنترل می کنند، اما پهپادهای بزرگ تر اگرچه باز هم در برخی مراحل پرواز (مثل برخاستن و فرود) وابسته به خلبان اند، اما در باقی شرایط به صورت خودکار زیر نظر ناظر زمینی پرواز می کنند. این مزیت به هواپیماهای بدون سرنشین متوسط و بزرگ امکان می دهد تا بین ۲۴ تا ۳۶ ساعت مداومت پروازی داشته باشند.البته دارپا (آژانس تحقیقات پیشرفته آمریکا) در چند سال اخیر در حال تحقیق روی طراحی پهپادهای متفاوتی با مداومت پروازی بیشتر (از چند هفته تا چند ماه) بوده است.