سیستم EFVS

نویسنده: محمد حسین خلیلی 

شاید برای شما ناآشنا باشد که بدانید سیستم(EFVS)چیست!

آیا درباره این سیستم بسیار پیشرفته و کاربردی در هواپیما اطلاعاتی دارید؟

آیا میدانید این سیستم در کدام قسمت هواپیما نصب شده‌ است؟

اکنون در این مقاله، اطلاعاتی را درباره این سیستم برای شما ارائه میدهیم.

_سیستم پیشرفته بینایی پرواز یا به مخفف(Enhanced Flight Vision System) فناوریی است که تصویری با اطلاعات اضافی از محیط خارج هواپیما ارائه میدهد.

این سیستم با کمک چند حسگر از جمله دوربین رنگی(Color Camera)، دوربین مادون‌ قرمز(Infrared Camera) یا رادار(Radar) دیدی وسیع و بهتر از دید انسانی را برای خلبان هواپیما فراهم میکند. تصویر نهایی تهیه شده توسطEFVS  میتواند بر روی نمایشگر‌های اصلی کابین(Main Instruments)یا حتی نمایشگر بالای سر خلبان(Head Up Display)یا هما(HUD)قرار گیرد.

این سیستم با ارائه اطلاعات مفید به خلبان، امکان پرواز در شرایط دیدم کم(Low Visibility)را فراهم میکند. قوانین نهایی استفاده از این سیستم در هواپیما‌های غیر نظامی در سال۲۰۱۷توسط اداره فدرال هوانوردی ایالات متحده(Federal Aviation Adminstration) کوته نوشت(FAA) تدوین شد.

برای سال های متمادی فرود هواپیما پایین‌تر از ارتفاع تصمیم گیری(DA)یا حداقل ارتفاع فرود

(Minimum Descend Altitude) یا به اختصار(MDA) تنها با استفاده از دید طبیعی خلبان انجام میشد. این چالش هزینه‌های هنگفتی را در شرایط دید کم به دلیل وضعیت آب و هوایی یا مسائل دیگر به شرکت های هواپیمایی اعمال میکرد.

سال۲۰۰۴ اداره هوانوردی فدرال آمریکا با انتشار قانونی، به خلبانان اجازه داد تا با استفاده از سیستم بینایی پیشرفته پرواز(EFVS)بتوانند پرواز را تا پایین‌تر از حداقل ارتفاع فرود ادامه داده و در صورت مشاهده شرایط مناسب، هواپیما را روی باند بنشاند.

این قابلیت احتمال لغو فرود هواپیما را در شرایط آب و هوایی نامناسب کاهش میدهد.

_تاریخچه سیستم های کمکی بینایی خلبان

موفقیت استفاده از تجهیزات انفرادی دید در شب درجنگ جهانی دوم باعث شد تا خلبانان حوزه نظامی و بخصوص خلبانان بالگرد از آن برای دید بهتر در تاریکی شب استفاده کنند. هر چند ایده استفاده از چنین تجهیزاتی برای استفاده در کابین هواپیماهای تجاری در دهه ۱۹۷۰ مطرح شد، اما بکارگیری رسمی آن در سال ۱۹۹۹ اتفاق افتاد و اداره هوانوردی فدرال آمریکا گواهینامه صلاحیت پروازی را برای اولین نمونه سیستم دید در شب ارائه کرد. با این حال هنوز خلبانان امکان استفاده از این سیستم برای پایین آوردن هواپیما کمتر از حداقل ارتفاع فرود را نداشتند.

شرکت گلف‌استریم اولین کارخانه هواپیماسازی بود که در سال 2001 موفق به دریافت گواهینامه برای استفاده از سیستم بینایی پیشرفته‌ EVS در محصولات خود شد. این شرکت با استفاده از یک دوربین مادون قرمز نصب شده در دماغه، تصاویر پیش روی هواپیما را روی نمایشگر بالای سر(HUD) یا (Head Up Display) و مقابل چشم خلبان قرار می‌داد. کلیه عناصر شناسایی شده توسط سیستم با ابعاد و موقعیت مناسب نسبت به دید واقعی آن در بیرون هواپیما روی نمایشگر ارائه می‌شود. اداره هوانوردی فدرال تایید کرد که با استفاده از این سیستم خلبانان می‌توانند تا ارتفاع 100پا بالاتر از محل تماس چرخ‌های هواپیما با باند فرود (TDZE) یا به مخفف(Touchdown Zone) پایین بیایند. این بدان معناست که خلبان می‌تواند برای تصمیم‌گیری نهایی فرود، در فاصله نزدیک‌تری از باند نسبت به گذشته قرار گیرد و بنابراین احتمال دیدن باند افزایش می‌یابد.

و اما در سال‌های بعد سیستم EVS علاوه بر حسگرهای موج کوتاه و بلند مادون قرمز، به حسگرهای الکترواُپتیکی و رادار نیز مجهز شد. بدین ترتیب سیستم بینایی پیشرفته می‌توانست در تمام شرایط آب‌وهوایی و تاریکی هوا تصاویر بلادرنگ از دنیای واقعی پیش روی هواپیما را در اختیار خلبان قرار دهد.

_انواع سیستم های کمکی بینایی خلبان

طی سال های گذشته سیستم های مختلفی به عنوان یک سامانه کمکی برای بینایی بهتر خلبانان در شرایط دید کم معرفی شده است.هر یک از این سیستم ها ویژگی های خاصی داشته و متناسب با امکانات در دسترس می‌توانند به خلبان در فرود بهتر کمک کنند.

که شامل:

• سیستم بینایی پیشرفته(Advanced vision system)

یک سیستم بینایی پیشرفته یا EVS شامل تجهیزات الکترونیکی است که تصویری از توپوگرافی نمای پیش روی هواپیما را با استفاده از حسگرهای مختلف همچون مادون قرمز، رادارهای موج میلیمتری و یا تقویت‌کننده‌های تصویر با سطح نور کم را ارائه می‌دهد.

سیستم EVS نیازی به ارائه اطلاعات و سمبل‌های اضافی روی نمایشگر HUD ندارد و بنابراین نباید با سیستم هدایت پرواز هواپیما تلفیق شود. بطور کلی یک سیستم بینایی پیشرفته شامل تجهیزات زیر می‌شود:

• مجموعه حسگر ها: جهت تولید انواع اطلاعات در قالب تصاویر. این حسگر‌ها معمولا روی سطح بیرونی دماغه هواپیما قرار میگیرند.
• مبدل های حسگر: برای جمع‌آوری تصاویر از حسگر‌های مختلف نصب شده روی سطح هواپیما و ارسال آنها به پردازشگر.
• پردازشگر نمایش: تصاویر جمع‌آوری شده از منابع مختلف در این پردازنده با یکدیگر تلفیق شده و یک تصویر یکپارچه از نمای بیرون هواپیما تشکیل می‌شود.
• نمایشگر:EVS تصویر تشکیل شده توسط پردازنده‌ میتواند علاوه برHUD ، روی یک نمایشگر اختصاصی کابین یا روی نمایشگر ناوبریND  یا به مخفف(Navigation Display) نیر ارائه شود.
• رابط کنترلی: یک پنل جهت اعمال تغییرات به سیستم توسط خلبانان.

سیستم EVS  میتواند با توجه  به نوع حسگر ها به دو دسته تقسیم‌بندی شود:

• حسگر های غیر‌فعال: کنتراست تصویر شناسایی شده توسط حسگرهای مادون قرمز غیرفعال می‌تواند تفاوت زیادی نسبت به دید طبیعی خلبان داشته باشد. در تاریکی شب، تفاوت‌های حرارتی اجسام که با چشم غیرمسلح قابل تشخیص نیستند، توسط بسیاری از سیستم‌های مادون‌قرمز تصویربرداری و به راحتی قابل تشخیص خواهند بود. از سوی دیگر، رنگ‌های متضاد در طول موج‌های بصری که با چشم غیرمسلح متمایز می‌شوند ممکن است با استفاده از سیستم تصویربرداری مادون‌قرمز قابل مشاهده نباشند. بنابراین کنتراست حرارتی می‌تواند به خوبی توسط دوربین‌ها شناسایی و در اختیار خلبان قرار گیرد، اما در برخی شرایط تفاوت تصاویر مادون قرمز با دید عادی خلبان می‌تواند نامطلوب باشد.

• حسگر‌های فعال: مقدار کنتراست صحنه برای حسگرهای فعال به پارامترهای مختلفی مانند نصب فرستنده در مرکز بردار سرعت هواپیما، نرخ بروزرسانی نمایشگر، تاخیر، رزولوشن برد، حساسیت، محدوده دینامیکی و وضوع سمت و ارتفاع حسگر وابسته است. این نوع حسگرها می‌توانند جزئیات بیشتر از صحنه را در شرایط دید کم ارائه دهند.

_ سیستم دید مصنوعی

دید مصنوعی یک تصویر از توپوگرافی نمای بیرونی هواپیما است که توسط کامپیوتر تولید می‌شود. اطلاعات لازم برای تشکیل این تصویر از منابع مختلفی مانند سیستم‌های ناوبری، سامانه‌های نظارتی و همچنین دیتابیس عوارض زمینی و موانع مصنوعی اطراف هواپیما جمع‌آوری می‌شود. سیستم دید مصنوعی (SVS) یا به مخفف( Synthetic Vision System) می‌تواند تصاویر مصنوعی اما با کیفیت از نمای پیش روی هواپیما ارائه دهد. هرچند این سیستم می‌تواند یک آگاهی از وضعیت (situation awareness) را برای خلبان ایجاد کند، اما نمی‌توان از آن در شرایط عدم وجود دید طبیعی استفاده کرد.

تصاویر تهیه شده توسط سیستمSVS  به صورت سه بعدی بوده و میتواند روی نمایشگر اولیه یا ثانویه پرواز نمایش داده شود.

_سیستم بینایی پیشرفته پرواز

سیستم EFVS تصاویر جمع‌‌آوری شده از حسگرها را با اطلاعات مربوط به هدایت و ناوبری هواپیما ترکیب کرده و روی HUD یا یک نمایشگر معادل دیگر نمایش می‌دهد.

 اطلاعات هدایت و ناوبری هواپیما به صورت اعداد و سمبل‌های قابل فهم برای خلبان بصورت مختصر و در موقعیت مناسب روی تصاویر بلادرنگ نمای بیرونی هواپیما قرار می‌گیرند. این اطلاعات باید شامل سرعت هوایی، سرعت عمودی، جهت و هدینگ، ارتفاع از سطح دریا و ارتفاع از سطح زمین، علائم انحراف از مسیر و بردارهای مسیر پرواز باشد.

اداره هوانوردی فدرال آمریکا متناسب با قابلیت های یکEFVS  نصب شده روی هواپیما به خلبان اجازه میدهد تا محدودیت‌های فرود و برد بصری باندRVR  یا به مخفف(Runway Visual Range) را تا ۱۰۰۰پا کاهش دهد.

و در نهایت بکار‌گیری سیستم EFVS

سال ۲۰۲۱ شرکت ایرباس اعلام کرد قصد نصب یک سیستم بینایی پیشرفته پرواز برای هواپیماهای خانواده A320 را دارد. این سیستم توسط شرکت کالینز طراحی خواهد شد و شامل یک مجموعه حسگر مادون‌قرمز، سیستم‌های دوربین چندگانه، نمایشگر HUD و پنل تنظیمات می‌شود. امکان نصب سیستم مذکور با تغییرات محدود روی سایر هواپیماهای تولید شده توسط ایرباس وجود خواهد داشت.

در حال حاضر بزرگترین مشتری سیستم‌های بینایی پیشرفته پرواز هواپیماهای جت کوچک و متوسط هستند. بیش از 80 درصد از هواپیماهای ساخت شرکت گلف‌استریم از سری G280 گرفته تا G650 مجهز به این سیستم کمکی شده‌اند. شرکت داسو نیز روی برخی از هواپیماهای خانواده فالکن این سیستم را بکار گرفته است. شرکت بمباردیر نیز سیستم بینایی پیشرفته پرواز تالس را برای هواپیماهای خانواده گلوبال اکسپرس و گلوبال ۵۰۰۰  در نظر گرفته است.

بوئینگ نیز سیستم بینایی پیشرفته پرواز شرکت‌های کالینز و البیت را برای نسخه های مختلف هواپیمای ۷۳۷ و ۷۷۷ خود در نظر گرفته است.