Cornell Öğrencileri Gökyüzünde Drone Güvenliği Konusunda NASA'ya Yardım Ediyor

Cornell Üniversitesi öğrencilerinden oluşan bir ekip, binlerce dronun güvenli bir şekilde birlikte çalışabileceği ulusal bir hava taşımacılığı yönetim sistemi oluşturmaya yönelik araştırmalarının sonuçlarıyla endüstride ve federal hükümette dikkatleri üzerine çekiyor.

NASA, çalışmalarına sponsorluk yapıyor Üniversite Öğrencisi Araştırma Yarışması (USRC), ajansın havacılık araştırma hedeflerini gerçekleştirmesine yardımcı olmak isteyen üniversite öğrencilerine hibe sağlıyor.

Hibede baş araştırmacı olarak görev yapan ve Cornell ekibine liderlik eden bilgi bilimi alanında doktora öğrencisi Mehrnaz Sabet, "Dronlar için yeni trafik yönetim sistemlerine bakmak yeni değil" dedi. “Aslında NASA bu çabaya yıllardır öncülük ediyor.”

Artık NASA, USRC aracılığıyla Sabet ve ekibine havadaki hareketlerini yöneterek, genç beyinlerinden ve yeni fikirlerinden yararlanarak drone güvenliğine yenilikçi yaklaşımlar sunma şansı veriyor.

Cornell'in bu alandaki araştırmasının nihai faydası, gelişmiş hava hareketliliğişehir içi uçan taksilerden, daha sağlam afet müdahale uçaklarına ve doğrudan kapınıza teslim edilen sıcak taze pizzaya kadar her şeyi içeren bir endüstri odaklı alan.

Çalışma aynı zamanda NASA'nın en son teknolojileri olgunlaştırmaya ve USRC gibi girişimler aracılığıyla gelecekteki iş gücünü geliştirmeye yardımcı olmaya verdiği değeri de vurguluyor.

NASA Direktör Vekili Parimal Koperdekar, "Sabet ve ekibi yazılım, algoritmalar, donanım, sensör geliştirme, laboratuvar testleri, simülasyonlar ve gerçek uçuş testlerini içeren çok yönlü beceriler sergiledi; bu nadir bir kombinasyon" dedi. Hava Sahası Operasyonları ve Güvenlik Programı.

Şu anda drone operatörlerinin, drone'nun amaçlanan uçuş yolunu tam olarak açıklayan planları bir trafik yönetimi hizmetine sunması gerekiyor. Bu planlar, Sabet'in stratejik çatışmasızlık olarak adlandırdığı herhangi bir çatışma olmayacağından emin olmak için başkalarıyla kontrol ediliyor.

Buradaki zorluk, günümüzün hava trafik yönetim sisteminin, gökyüzüne çıkan artan sayıdaki uçağı idare etme yeteneğinin sınırlı olmasıdır. Sabet, önümüzdeki yıllarda karışıma binlerce dronun eklenmesinin sisteme yük getirme riski taşıdığını söyledi.

Milyonlarca insanın her gün yolda araç kullandığı yerde, havada ihtiyaç duyulan şey aslında bizim de sahip olduğumuz şeylerdir, dedi.

Bir sürücü olarak tüm “güzergahınızı” veya hedefinize ulaşmak için takip edeceğiniz yolu biliyor olabilirsiniz. Ancak yola çıkmadan önce planınızı asla yoldaki diğer sürücülerle koordine edemezsiniz. Bunun yerine, trafik yasaları ve stop lambaları ve trafik işaretleri gibi altyapı, giderken diğer arabalarla çatışmanızı önlemenize olanak tanır.

Drone operatörlerinin yine de nereye gitmeyi planladıklarını belirten uçuş planlarını dosyalamaları gerekecek, ancak amaç bu araba benzeri esnekliği drone işletim sistemlerine dahil ederek yolculukları sırasında uyarlanabilir olmalarını sağlamaktır.

Sabet, "Tüm bu farklı tipteki drone'ların birbirleriyle taktiksel olarak çatışmayı çözebilmelerini sağlamamız gerekiyor, böylece onların da arabaların yerde yaptığı gibi güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamamız gerekiyor. Ve bu eksik parça, yani taktiksel çatışmasızlık, projemizin merkezinde yer alıyor" dedi.

Cornell ekibinin araştırmasının anahtarı, dronların potansiyel olarak tehlikeli koşullara uyum sağlamayı ve uçuş yollarında kendi başlarına gerekli düzeltmeleri nasıl yapabildiklerini test etmek ve göstermek için simüle edilmiş bir dünyayı gerçek dünyayla entegre etme fikridir.

Taktiksel çatışmasızlık fikirlerini test etmek için dışarı çıkıp 100 drone'u aynı anda uçuramayacaklarını bilen öğrenciler, farklı yüksek hacimli trafik modellerini, ayırma algoritmalarını ve ilgili verileri değerlendirmek için tamamen sanal bir kentsel dünya yaratmaya karar verdiler.

Sabet, "Projenin ilk yılı simülasyon motorunun uyarlanması ve ölçeklendirilmesiyle geçti ve her şey çok iyi gitti" dedi. "Fakat biz bir simülasyona bağlı kalmak istemedik. Simülasyonun gerçek dünyaya nasıl aktarıldığını görmek istedik ki bu daha önemli."

Çalıştırabilecekleri drone sayısı ve nereye uçabilecekleri (çok fazla değil ve neredeyse hiçliğin ortasında) ile ilgili sınırlamalar nedeniyle hâlâ engellenmiş olan bu ekip, hem gerçek hem de hayali dünyanın en iyisini aradılar.

Sabet, "Yaptığımız şey, simülasyonu gerçek bir drone'a yerleştirmek oldu; böylece drone, görünürde gerçek bir şehrin olmadığı açık bir alanda uçmasına rağmen yoğun bir kentsel ortamda uçtuğunu düşündü" dedi.

Bu, ekibin farklı trafik yönetimi araçlarını denemesine ve drone'ların rota düzeltmelerini nasıl koordine edebileceğini ve birbirleriyle çarpışmaları nasıl önleyebileceğini değerlendirmesine olanak sağladı.

Geçtiğimiz yıl boyunca, iki gerçek drone'u gerçek dünyada uçurarak bu fikri daha da ileri götürdüler; her biri gemide gerçek zamanlı simülasyonu çalıştırarak, entegre test ortamında hem simüle edilmiş trafiği hem de birbirlerini koordine etmelerine ve "görmelerine" olanak tanıdı.

Sabet, "Daha sonra tespit etme, kaçınma ve koordinasyon modellerini stres testine tabi tutmak ve birbirlerine çarpmamak için drone'nun manevralarını ne kadar iyi tepki verdiklerini ve koordine ettiklerini görmek için onları kasıtlı olarak doğrudan çarpışma rotasına koyacağız" dedi.

Başarıları NASA uzmanlarının ilgisini çekti İnsansız Hava Aracı Sistemleri Trafik Yönetimi (UTM).

Kopardekar, "Etkileyici olan, Cornell'in çalışmasının, bir milyondan fazla yörünge içeren 10.000'den fazla çalışmayı ve çok aracılı merkezi olmayan koordinasyonun güvenli bir şekilde nasıl gerçekleşeceğini anlamak için 200.000 saatin üzerinde deneyi içermesidir" dedi.

Endüstri ve Federal Havacılık İdaresi de bu araştırmaya ve potansiyeline olumlu yanıt verdi. Ekipten, 2025 yılında Arizona'da bir çift dronun sabit bir vinçle çarpıştığı bir olayı sanal olarak yeniden yaratmak için altyapısını ve teknolojisini kullanması istendi. Ekip ayrıca kazanın nasıl önlenebileceğini de gösterdi.

Ekipten ayrıca, hem sahadaki kamu güvenliği yetkililerine durumsal farkındalık sağlamak hem de yangını söndüren hava tankerlerinden uzak durmak için dronların hareketlerini nasıl daha iyi koordine edebileceğini göstermek amacıyla Kaliforniya'da yakın zamanda yaşanan gerçek dünya yangınlarını simüle etmesi istendi.

Cornell ekibine göre FAA, artan operasyonel karmaşıklık seviyeleri altında drone operasyonlarını değerlendirmek için projenin sanal ve gerçek dünya testlerinin bir karışımını uygulamakla ilgileniyor.

Sabet, "Bu tür karma gerçeklik türü operasyonel karmaşıklık, drone operasyonlarını daha önce mümkün olmayan bir şekilde test etmelerine olanak tanıyor" dedi.

NASA'nın USRC aracılığıyla sağladığı destek sayesinde Cornell ekibi yeteneklerini genişletmeye ve giderek daha karmaşık hale gelen gelişmiş hava hareketliliği operasyonlarını yönetmeye devam edecek.

Sabet, "Amacımız göklerde güvenli, geniş ölçekli özerkliği mümkün kılan temel sistemleri inşa etmek" dedi.

USRC, NASA'nın bünyesinde bir fırsattır Dönüştürücü Havacılık Kavramları Programı ajansın kontrolü altında Havacılık Araştırma Misyonu Müdürlüğü.