بخشی از مقاله
چکیده
شبکه های حسگر بیسیم یکی از مهمترین موضوعات مطرح در حوزه شبکههای کاربردی میباشند که با وجود نقایص، دارای کاربردهای فراوانی هستند. در این مقاله سیستمی مبتنی بر شبکه های حسگر به منظور جایگزینی مناسب برای رادار زمینی در فرودگا ها، مطرح میکنیم. پیادهسازی این سیستم امکان کنترل دقیقتر و کاهش هر چه بیشتر اشتباهات احتمالی از سوی کنترلر را فراهم میکند و در عمل کاربردی همانند رادارهای زمینی دارد. با توجه به پایین بودن هزینه ساخت و نگهداری این سیستم در مقابل تهیه و نگهداری رادار زمینی، فرودگاههای کوچک نیز می توانند از مزایای سیستم استفاده کرده و به راحتی از سیستم به عنوان رادار زمینی بهره ببرند.
-1 مقدمه
شبکه های حسگر بیسیم از گرههای کوچکی با قابلیتهای حسکردن، پردازش و محاسبه کردن تشکیل شده است که هدف آن شناخت شرایط محیطی و ایجاد امکان تصمیمگیری و در بسیاری از موارد افزایش سرعت و دقت تصمیمگیری می-باشد . پیشرفتهای اخیر در فناوری ساخت و توسعه ارتباطات بیسیم زمینه ساز طراحی شبکه های حسگر بیسیم شده است. یکی از کاربردهای اساسی این شبکه ها مربوط به محیطهایی میشود که انسان نمیتواند در آن حضور داشته باشد مانند کف اقیانوسها. دقت داده در شبکههای بیسیم یک موضوع بحرانی است؛مثلاً در کنترل ترافیک زمینی در فرودگاهها این دقت باید به بالاترین سطح خود برسد تا بالاترین ایمنی ترافیک را برای واحد کنترل پرواز و هواپیماهای یک فرودگاه ایجاد کند.
لازم به ذکر است که ایجاد امنیت در صنعت هوایی مهمترین هدف کنترل پرواز و صنعت هوانوردی میباشد. در این مقاله ابتدا مفاهیم ابتدایی فرودگاهی و ایمنی پرواز برای آشنایی هرچه بیشتر مطرح می شود و سپس با بررسی شبکه های بیسیم به عنوان یک ابزار کمکی در کنترل پرواز به محاسن و همچنین مشکلات ایجاد این شبکه ها میپردازیم. در انتها نیز سیستم پیشنهادی برای پیادهسازی یک شبکه حسگر بیسیم در فرودگاه به عنوان رادار زمینی فرودگاه داده میشود.
-2 آشنایی با مفاهیم هوانوردی
یک فرودگاه ساده از یک باند پروازی3و دو تاکسی وِی1 یا محل خزش و پارکینگ2 تشکیل می شود. محل خزش رابط بین پارکینگ هواپیما با باند پرواز است. در اینجا به بیان حالت های مختلف پرواز برای دانستن اهمیت ابزار کمکی در کنترل ترافیک هوایی و زمینی می پردازیم. زمانی که هواپیما به فرودگاه مقصد رسیده و آماده نشستن در این فرودگاه می شود، در آخرین فاز پروازی قرار میگیرد که فاینال نام دارد؛ فاینال حدود 20 کیلومتری ابتدایی باند پرواز می باشد که ممکن است در فرودگاه های مختلف متغیر باشد. طبق قوانین مربوط به کنترل هوایی در این هنگام مراقبت پرواز نباید باند پروازی را در اختیار هواپیمای دیگری قرار دهد. بطوری که دیگر هواپیماها مجبور میشوند یا در پارکینگ و یا در محل خزش منتظر دستور کنترلر پرواز برای ورود به باند باشند.
اگر شرایط دید افقی حاکم بر فرودگاه خوب باشد، کنترلر با دیدن ورود اشتباه هواپیما به باند، سریعا واکنش نشان داده و با دستورات لازم خطر برخورد را رفع میکند؛ همچنین خلبان هواپیمایی که در حال نشستن است با دیدن هواپیمایی که روی باند قرار دارد از نشستن منصرف شده و به دستورات بعدی کنترلر عمل میکند. حال اگر دید افقی حاکم بر فرودگاه به حد کافی نباشد؛ در این حالت بروز هر گونه خطا چه از طرف کنترلر و چه از طرف خلبان فاجعهای جبران ناپذیر در بر خواهد داشت.
به دلایل متعددی از جمله کیفیت پایین فرکانس ارتباطی بین خلبان و کنترلر، ناآشنا بودن خلبان با فرودگاه و یا نادرست بودن پیام کنترلر به خلبان، ممکن است اشتباهاتی از سوی خلبان یا کنترلر صورت گیرد و هواپیمایی که منتظر دستور ورود به باند است به اشتباه وارد باند شود. این اشتباه یکی از حادثه سازترین اشتباهات در سوانح هوانوردی است. بامداد 17 اردیبهشت سال 1391 هواپیمای ایرباسA 300 به علامت ثبت EP-MHP متعلق به شرکت هواپیمایی ماهان در ساعت - 04:25 بامداد - درخواست جابهجایی از پارکینگ شماره یک فرودگاه مهرآباد به آشیانه فجر از طریق تاکسی وی A 6 را اعلام کرد و کنترلر زمینی، مجوز را صادر میکند.
در همین زمان هواپیمای فوکر 100 به علامت ثبت EP-IDG با شماره پرواز IRA 417 به مقصد فرودگاه اهواز در موقیعت 105 پارکینگ شماره یک درخواست خزش به منظور پرواز را داشته و کنترلر زمینی بدون در نظر گرفتن بستهبودن محل خزش، به فوکر اجازه پرواز میدهد و پرواز IRA 417 آن را بازخوانی کرده و درخواست پرواز میکند و کنترلر زمینی به وی اعلام میکند با برج کنترل تماس بگیرد و اینجاست که اشتباهات شروع میشود، هواپیمای ماهان به علامت ثبت EP-MHP در موقعیت تاکسی وی A5 از کنترلر زمینی درخواست ادامهی مسیر میکند و کنترلر برج که به جای کنترلر زمینی به دلیل ترک موقعیت کاری انجام وظیفه میکرده است، بدون انتقال هواپیمای ماهان بر روی فرکانس برج کنترل، اجازه ورود به باند 29 راست را صادر میکند.
پرواز IRA 417 با مجوز کنترلر برج وارد باند 29 راست میشود و درخواست اجازه پرواز میکند که کنترلر برج با درخواست وی موافقت کرده و به وی اجازه پرواز میدهد که متاسفانه در حین پرواز با هواپیمای ایرباس ماهان مواجه و از بالای هواپیمای مذکور با ارتفاع بسیر ناچیز عبور میکند. لازم به ذکر است با توجه به زمان اتفاق که در هنگام تاریکی آسمان رخ داده و خود باعث دید کم کنترلر روی باند پرواز میگردد، اگر ابزار کمکی که بتواند محل دقیق هواپیماها را به کنترلر پرواز نشان دهد در برج کنترل وجود داشت، کنترلر با دانستن مکان دقیق هواپیما هرگز این اشتباه را مرتکب نمیشد و چنین حادثهی خطرناکی نیز رخ نمیداد - . - ISNA
خوشبختانه حادثه فوق خسارتی به همراه نداشت اما همیشه شرایط خطرساز به خیر نمیگذرند مانند حادثه فرودگاه تِنِریف3 اسپانیا که موجب کشته شدن صدها تن گردید - . - 1001CRASH در چنین شرایطی جای خالی تجهیزات و ابزارهای کمکی بسیار احساس شده و عدم دسترسی به آنها میتواند خسارات جبران ناپذیری را تحمیل کند؛ ازجمله این ابزارهای کمکی می توان به رادارهای زمینی4 که در فرودگاههای بزرگ دردسترس هستند اشاره کرد. این نوع از رادارها کمک به سزایی به کنترلر میکنند ولی بسیار پرهزینه بوده و نصبشان در فرودگاههای کوچک مقرون به صرفه نیست.
رادارهای زمینی فرودگاه - - Perl, April 2006 ، رادارهای باقابلیتهای بالایی میباشند که میتوانند مکان دقیق اشیاء مختلف را به صورت واضح در شرایط مختلف زمانی و هوایی مشخص کنند. ساختار این رادار ها به صورت XBAND، ثابت، دوبعدی و دارای پالسهای منسجم و متراکم به همراه نرمافزاری با قابلیتهای تعریف شده می باشند - . - Goh لازم به ذکر است که در دنیا تنها 140 فرودگاه بزرگ از این رادار ها استفاده میکنند - . - Goh, TERMA رادارهای زمینی بر اساس شرایط تعریف شده در سازمان هواپیمایی کشوری بین المللی1 دارای قابلیت های زیر می باشد:
-1 مانیتور راداری ترافیک زمینی فرودگاه
-2 تعیین مسیر مناسب برای ترافیک زمینی به منظور روان سازی آن
-3 صدور دستوراتی به منظور نگاه داشتن ترافیک زمینی در محل تقاطع خزش و باند پروازی برای جلوگیری از برخورد.
-4 اطلاع رسانی در شرایط بد دید افقی مبنی بر خالی بودن باند پروازی از هواپیما.
-5 کمک به کنترلر به منظور ایجاد جدایی بین هواپیمای ورودی و خروجی به بهترین صورت ممکن
-6 تعیین موقعیت هواپیما در صورت درخواست خلبان.
-7 راهنمای و دادن اطلاعات به وسائل نقلیه ی کمک رسان در شرایط اضطراری. در سیستم پیشنهادی ما با کمک گرفتن از شبکه حسگرهای بیسیم کارکردهای رادار زمینی را فراهم کرده و میتوان با کمک این سیستم در فرودگاههای کوچک نیز قابلیتها و مزیتهای ذکر شده برای رادار زمینی را ایجاد کرد تا از بروز سوانح هوانوردی که در اثر اشتباهات خلبان و یا کنترلر صورت میگیرد جلوگیری شود.
-3 شبکه حسگرهای بی سیم
این نوع شبکه از تعداد زیادی حسگر تشکیل شده است. با توجه به قابلیتهای ساختاری که حسگرهای بیسیم دارند، از جمله تشخیص حرکت، دما، رطوبت، صوت، و ... امروزه از آنها استفادههای فراوانی در زمینه های صنعتی، نظامی و همچنین کاربردهای عمومی میشود. در کنار قابلیت این نوع از شبکهها میتوان به محدودیتهایی مانند قدرت پردازش، ظرفیت حافظه، منبع تغذیه و ... اشاره کرد که برای ارتقا هرچه بیشتر کارایی سیستمها از نظر سرعت و دقت در پیادهسازی مطالعات پژوهشی بسیاری انجام گردیده است - - Manisha Bhende, 2014 و - Luís M. Borges, 2014 - معمولا شبکه های حسگر بی سیم از تعداد زیادی گره حسگر و کار انداز تشکیل شده که این گرهها با توجه به ساختارشان میتوانند کاربردهای گوناگونی داشته باشند. اجزا یک گره حسگر در جدول 1 نشان داده شده است. با تکیه بر قابلیت ثبت حرکت و پردازش تصویری اطلاعات و ارسال داده این حسگرها، میتوان در موارد کاربردی مختلی از آنها بهره برد.
