بخشی از مقاله
چکیده
واژه "پهپاد" مخفف" پرنده هدایت پذیر از دور "است که برای هواپیماهای بدون سرنشین تعریف شده و از حروف اول کلمات مذکور ساخته شده است. پهپادها بهوسیله کنترل از راه دور و یا با برنامههای پیش پروازی یا با سامانههای خودکار دینامیک هدایت میشوند. به طور خلاصه نخستین پرنده ی بدون سرنشین در سال 1913 به قصد کاربرد نظامی به پرواز درآمد که موفقیت های زیادی به همراه نداشت. تا دهه ی 1980 میلادی پهپادها فقط کاربرد نظامی داشتند. پهپادها در حال حاضر در برنامههای نظامی و غیر نظامی فعالیت میکنند. کاربرد پهپادها در برنامههای غیرنظامی مانند عملیات امداد و نجات، خاموش کردن آتشسوزیها ،کنترل پلیس در ناآرامیها و اغتشاشات، مرزبانی و شناسایی حوادث غیرمترقبه طبیعی،مسائل مختلف زیست محیطی استفاده میشوند.
به دلایل زیست محیطی، به دلیل فعالیت های مخرب انسانی برخی از گونه های جانوری بسیار با ارزش در خطر انقراض قرار دارند. محققین و محیط بانان برای آن که بتوانند شرایط زندگی این گونه های در خطر را مورد بررسی و حفاظت قرار دهند، نیاز دارند تا مراقبتی دائمی روی جمعیت و گستره قلمرو آنها داشته باشند.برای تسهیل در این امور نیز پهپادها به کمک بشر آمده اند. به لطف این پرنده های کوچک رباتیک می توان مناطق بسیار وسیع را به طور دائمی زیر نظر داشت و با نصب گیرنده های مناسب روی آنها و دریافت سیگنال های ارسالی از فرستنده های متصل به حیوانات، نقشه توزیع لحظهای آنها در زیستگاهشان را در اختیار داشت.
واژه های کلیدی: پهپاد، برداشت داده، عملیات تصویربرداری، پردازش تصاویر
مقدمه
پهپادها سالهاست که بوجود آمده است، و به مقاصد مختلفی به کار گرفته می شود و در موقعیت های مختلفی می تواند مفید واقع شود. پهپادها اخیرا بسیار معروف و محبوب شده اند و در زمینه های مختلفی کاربرد پیدا کرده اند. اما در ابتدا، به یک سوال اصلی پاسخ میدهیم که : پهپاد چیست و چطور می توانیم آن را تعریف کنیم.کلمه "پهپاد" معانی مختلفی دارد. این کلمه در زبان انگلیسی به معنایDrone4 است که از Dran می آید که به معنای زنبور نر است. سابقه به وجود آمدن هواپیماهای بدون سرنشین به جنگ جهانی اول بر میگردد و حتی برخی از مورخین بحث آن را به کمی پس از ساخت نخستین هواپیمای دنیا توسط برادران رایت مربوط میدانند.ولی از لحاظ عملی و به فرم کنونی، نخستین هواپیمای بدون سرنشین که از نوع هدف پرنده بود، در سال 1948 به نام XQ2 توسط شرکت رایان آئروناتیکال - آمریکا - ساخته شد.
پس از آن تمامی کشورهای دنیا به ضرورت ساخت و پیشرفت در این فناوری پر سود پی بردند و با صرف بودجههای کلان شروع به تحقیقات و ساخت انواع گوناگون هواپیماهای بدون سرنشین کردند.هواپیماهای بدون سرنشین یا همان یو-ای-ویها مزایای بسیاری نسبت به هواپیماهای عملیاتی با سرنشین دارند، بهدلیل ابعاد کوچکتر نسبت به هواپیماهای معمولی طبیعتاً هزینه ساخت آنها بسیار پایین است، امکان مداومت پروازی طولانی تری دارند، رادارهای دشمن نمیتوانند آنها را ردیابی کنند و حتی درصورت ردیابی، انهدام آنها کار بسیار مشکلی است.یکی از نکات بسیار مهم، امنیت اطلاعاتی آنها در مقابل هواپیماهای معمولی است. بهعنوان مثال اگر در جنگی هواپیمایی را بزنند، علاوه بر ضررهای مالی، احتمال اسارت خلبان نیز میرود و در این صورت مسئله امنیت اطلاعات نیز بحرانی میشود.
اساساً یکی از اهداف ساخت این پرندههای کوچک و تیز پرواز، کاهش میزان تلفات انسانی است. مزایای بسیار دیگری نیز مانند قابلیت مانور بیشتر، نبودن فشارهای فیزیولوژیکی بر اثر ارتفاع یا شتاب G به خلبان و… از موارد قابل ذکر است.باید توجه داشت آنچه امروزUAV1 نامیده میشود نوع تکامل یافته هواپیماهای بدون سرنشین است که بهعنوان هدف پرنده در تمرینات تیراندازی زمین به هوا و یا هوا به هوا استفاده میشد و غالباً هم این اهداف پرنده با نام درون - Drone - شناخته میشدند.پس از ساخت اولین هدف پرنده تقریباً نگاه ویژهای به انواع دیگر پرندههای بدون سرنشین نشد تا سال 1962 که روابط آمریکا و کوبا دچار بحران شد.وقتی از کلمه پهپاد به معنای یک وسیله الکتریکی استفاده می کنیم منظورمان یک هواپیمای بی خلبان کنترلی است. به منظور درک اینکه پهپادها چگونه کار می کنند، باید در مورد برخی مفاهیم پایه ای ساختار پهپادها بیشتر بدانیم.
پهپاد از ترکیب یک سری مواد سبک ساخته شده است تا وزنش کم باشد و به راحتی پرواز کند. پهپاد می تواند به ابزارهای مختلفی مجهز شود، مثل دوربین، 2GPS، سیستم هدایت، سنسور و از این قبیل موارد.پهپاد ها در سایز و شکل و عملکردهای مختلفی وجود دارند. اکثر مدل های امروزی پهپادها، بسیار ساده از روی زمین بلند می شوند و کنترلی هستند. پهپادهای تجاری در سایزهای کوچک و ساختارهای ساده وجود دارند، که اغلب این پهپادها برای کودکان نیز مناسب هستند زیرا کنترل کردن آنها آسان است. پهپاد به معنای هر هواپیمای بدون سرنشینی است که از راه دور هدایت می شود .واژه "پهپاد" مخفف" پرنده هدایت پذیر از دور "است که برای هواپیماهای بدون سرنشین تعریف شده و از حروف اول کلمات مذکور ساخته شده است.
امروزه پهپادها به بحث داغ درحوزه فناوری تبدیل شدهاند و شرکتهای مختلفی در حال کار بر روی این ابزار و تکنولوژی هستند. اهداف سازمان ها در ارتقای تکنولوژی پهپاد متفاوت است برخی شرکتها در صدد هستند تا روی کنترل و بهبود سیستم ناوبری این ابزارهای مفید کار کنند و برخی دیگر نیز ایدههای جدیدی برای کاربردهای بیشتر آن در حوزه های گوناگون با توجه به هدف و دیدگاه خود در سر دارند .با توجه به کاربردهای مفید پهپادها در رفع نیازهای مختلف بشر، روز به روز بر اهمیت این ابزار تکنولوژی افزوده میشود. شرکتهای بسیاری در حال توسعهی مدلهای مختلف پهپادها هستند تا از این طریق کاربردهای آن را در زندگی انسانها افزایش دهند.
همچنین پهپادها در تحویل کالا و ارسال مرسولات پستی به مشتریان بسیار پیشگام شده اند. پهپادها در زمینه های مختلفی کاربرد دارند و توانایی های شان هیچ محدودیتی ندارد. برای همین زمینه کاربردهای آنها متعدد است و استفاده های زیادی از آن در سراسر دنیا میشود.. زمینه های اصلی کاربرد پهپاد را میتوان بطور خلاصه اینگونه ذکر نمود که در حوزه ی جستجو و نجات پهپادها برای تحقیقات و عملیات نجات بسیار مفیدند. برای مثال، در خاموش کردن آتش به کار می روند تا بتوان مشخص کرد که چه میزان گاز CO و CO2 درهوا باقی مانده است. زیرا به تجهیزات اندازه گیری خاصی مجهز هستند. در زمینه ی امنیت بسیاری از مسئولین از پهپادها برای حفاظت از
-1 پرنده بدون سرنشین
-2 سیستم موقعیت یاب جهانی
مردم در مواقع ضروری استفاده می کنند. برای مثال، پهپادها قادرند تا اقدامات امنیتی مختلفی را هماهنگ کنند و شواهد را نیز حفظکنند.در حوزه ی بازرسی اکثر سیستم ها مثل خطوط انتقال نیرو، توربین های بادی و خطوط لوله می توانند توسط پهپادها کنترل شوند. پهپاد می تواند از آسمان تمام اتفاق ها را ضبط کرده و تحلیل نماید. برای همین در رخدادهای عمومی بسیار کاربرد دارد. در فیلم برداری از جوامع اعتراضی و حتی شک برانگیز، بسیار به کمک پلیس می آید. پهپادها در کارهای تحقیقاتی کمک زیادی به دانشمندان می کنند و می توانند شرایط مختلف طبیعت یا محیط های خاص را از فراز آسمان رصد کنند.
برای مثال، پهپادها در حفاری های باستانی، در اتفاقاتهسته ای، در نظارت بر یخچال های طبیعی و نظارت بر فوران آتشفشان ها به کار گرفته می شوند.در زمینه ی نقشه برداری و GIS1 به کمک طیفی از دوربین ها و اسکنرهای لیزری، پهپادها می توانند نقشه های سه بعدی بسیار با کیفیت تولید کنند. بنابراین، در زمینه هایمختلفی کاربرد خواهند داشت، مثل نقشه برداری و کشاورزی.محموله های بدون سرنشین، پهپاد ها همچنین در تحویل بسته های سبک کاربرد دارند. از این طریق، می توانید کالاهای خود را هوایی و با امنیت بیشتر و با کمترین آسیب به محیط زیست جا به جا نمایید.علاوه بر تمام این زمینه های کاربردی پهپادها، آن ها در مهندسی، ساخت و ساز، هوا نوردی، صنایع دریایی، بازاریابی، صنعت بیمه، حفاری، هواشناسی، آموزش و غیره کاربرد دارند. امروزه اکثر سازمان های دولتی، شرکت های خصوصی و دیگر موسسات پهپادهای خصوصی خود را دارند . - Lum CW, Gauksheim K, Deseure C, Vagners J, McGeer T - 2011 - -
امروزه با افزایش تقاضا و ساخت انواع پهپاد ، طبیعتا طیف کاربرد آنها نیز بسیار گسترده شده است ، پهپادها در کاربردهای نظامی ، صنعتی ، هنری ، کشاورزی و تفریحی مورد استفاده قرار می گیرند به طور مثال در بخش نظامی از این نوع پرنده های بدون سرنشین برای عملیات شناسایی ، ردگیری موشکها ، عملیات امداد و نجات ، انهدام پایگاه های دشمن ، حمل سلاح و … استفاده می شود که در بخش نظامی با دستور العملها و کدینگ خاص این مورد قابل ساخت و بهره برداری است. در بخشهای صنعتی کاربرد بسیار گسترده ای دارند به طور مثال پهپادهای آتش نشان ، پهپادهای حمل بار و یا پهپادهایی که برای عکس برداری و نقشه برداری صنعتی از آنها استفاده می گردد.
در بخشهای هنری نیز کاربرد پهپادها به عنوان هلی شات بسیار گسترده می باشد، امروزه انواع هلی شات از مبتدی تا حرفه ای توسط کمپانی های مختلف ساخته و ارائه می شوند ، در واقع تصویر برداری هوایی یکی از مهمترین شاخه های هنری می باشد که علاقه مندان و طرفداران خاص خود را دارند.در بخش کشاورزی نیز پهپادها بسیار مورد توجه می باشند و مهمترین مصرف آنها در این بخش به عنوان پهپاد های سم پاش و بذر پاش است ، که میتوانند با هزینه بسیار کم و کیفیت و دقت بسیار بالا از عهده این مسئولیت بر بیایند ، امروزه از پهپادهای کشاورزی جهت آبیاری مزارع کوچک نیز استفاده می کنند.طبیعتا یک پهپاد که برای عملیات خاص و کاربرد خاصی ساخته و ارائه می شود از قیمتهای بالایی نیز برخوردارند و این مسئله به کیفیت ساخت آنها و ابزار به کار رفته در آنها مرتبط است . - Scheding S, Finn A - 2010 -
پهپاد در مدیریت بحران و مخاطرات طبیعی
یکی از مهمترین کاربردهای داده های مکانی و پهپاد، در مدیریت بحران و کاهش خسارت هاست. داده های مکانی در دو حوزه پیشگیری و پیش بینی بحران و همچنین مدیریت پس از بحران از اهمیت ویژه ای برخوردارند. یکی از کاربردهای تصویربرداری هوایی و تهیه نقشه، در هنگام وقوع بلایای طبیعی و تخمین میزان خسارت است. با توجه به سرعت اخذ دادهه و تولید اطلاعات سریع، می توان پرنده های بدون سرنشین را یکی از بهترین ابزارهای مورد نیاز در هنگام وقوع بلایای طبیعی دانست. با توجه به گستره این بلایا، می بایست از پرنده هایی استفاده نمود که توانایی پرواز در وسعت زیاد را داشته باشند. پرنده بال ثابت طارق بدلیل عدم نیاز به نقاط کنترل زمینی، توانایی پرواز در
-1 سیستم اطلاعات جغرافیایی
