جهاز لتحديد ارتفاع الطائرة وموقعها الزاوي باستخدام أجهزة قياس المسافة الراديوية، حاصل على براءة اختراع من مطورين في جامعة جنوب الأورال الحكومية، وهو اختراع اقتصادي وسهل التطبيق يسمح بهبوط طائرة (مركبة إطلاق وطائرة بدون طيار) على الأرض. يُنفذ هذا العمل في إطار برنامج «الأولوية - 2030» للمشروع الوطني «الشباب والأطفال».
يسمح جهاز الملاحة الفريد من نوعه بتحديد ارتفاع الطائرة وموقعها الزاوي بالنسبة لسطح الأرض، مما يساعد على ضمان هبوطها تلقائيًا دون تدخل بشري. تساعد قراءة الجهاز لمعلمات جسم في الهواء على التحكم الدقيق في محركه، مما يضمن الحفاظ على وضع رأسي متوازن قبل الهبوط مباشرةً.
«أوضح نيكولاي دوداريف، الأستاذ المشارك في قسم الإلكترونيات الراديوية وأنظمة الاتصالات بجامعة جنوب الأورال الحكومية: على عكس أنظمة الملاحة الراديوية التقليدية على متن الطائرات، مثل أجهزة تحديد المدى الراديوية التي تحدد المسافة بين الطائرة والهدف، فإن النظام الذي ابتكرناه يسمح لنا بتحديد الموقع الزاوي للطائرة بالنسبة لسطح الأرض. وأضاف - يوفر النظام نهجًا جديدًا لاستخدام أجهزة تحديد المدى الراديوية من خلال خوارزمية مطورة لتحويل المدى المأخوذ من أربعة أجهزة تحديد مدى راديوية مدمجة في النظام إلى المواضع الزاوية للطائرة».
بعد تحديد معلمات الموقع المكاني للجسم، ينقل الجهاز الجديد معلومات الملاحة المقاسة والمعالَجة على الفور إلى نظام التحكم في الطائرة.
كقاعدة عامة، لا يتم تحديد جميع إحداثيات الجسم المقترب للهبوط وموقعه الزاوي بواسطة نظام واحد، بل بواسطة مجموعة متكاملة من هذه الأنظمة باستخدام مجموعة من الخوارزميات المختلفة. وقد جمع مطورو جامعة جنوب الأورال الحكومية وظائف العديد من أجهزة القياس (جهاز تحديد المدى الراديوي، والجيروسكوب، إلخ) في جهاز واحد بسيط وغير مكلف، مما يجعله فعالًا للغاية.
الجهاز عبارة عن صندوق خفيف الوزن مصنوع من الألومنيوم يحتوي على مسار استقبال وإرسال (هوائيات بالداخل وفتحة سفلية للباعث ونظام معالجة)، وهو مثبت على جسم الطائرة.
يتميز هذا الاختراع بأنه يعتمد، ولأول مرة، على عدة أجهزة لتحديد المدى عبر الراديو، تُحدد في آنٍ واحد عدة قيم لبعد الجسم عن سطح الأرض، وتُحل تلقائيًا المشكلة الهندسية في حال وجود انحرافات زاوية للجهاز، مُصدرةً بيانات مُعالجة مسبقًا، مما يُمكّن المتخصصين من تعويض الموقع المكاني للجهاز بسرعة ودقة لضمان هبوط آمن.
من بين مزايا الجهاز، يُسلط الخبراء الضوء ليس فقط على كفاءته، بل أيضًا على تكلفته المنخفضة. فمقارنةً بنظام رادار أرضي تناظري، ستكون تكلفة جهاز مطوري تشيليابينسك أقل بعشر مرات.
«تم تطُوِير نموذجٌ للجهاز لاختبار وظائفه. استخدمنا وحدة إرسال واستقبال صينية، تُكلِّف الوحدة الواحدة حوالي ثلاثة آلاف روبل، كما صرّح ألكسندر كولينشوك، المهندس في مختبر أبحاث أنظمة التحكم في الطائرات بجامعة جنوب الأورال الحكومية. وأضاف: كانت التكلفة الإجمالية للجهاز، مع الأخذ في الاعتبار شراء المكونات وتصنيع العناصر الهيكلية، منخفضةً مقارنةً بأجهزة الملاحة التي تؤدي وظائف مماثلة. وقد نجحنا في توفير المال بفضل نهجٍ غير مألوف: استخدمنا جهاز تحديد المدى اللاسلكي لحل مشكلةٍ لم يسبق لأحدٍ حلها: استخدمناه لتحديد المواقع الزاوية باستخدام خوارزميتنا الأصلية».
اجتاز جهاز الملاحة الجديد بنجاحٍ الاختبارات التجريبية في عام 2024 خلال الاختبارات الميدانية لمحركٍ تجريبيٍّ لمركبة إطلاق قابلةٍ لإعادة الاستخدام، والذي يُطوِّره علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية بموجب تكليفٍ حكومي. واليوم، أصبح الاختراع جاهزًا للتنفيذ من قِبَل شركاء الجامعة الصناعيين.