Endüstriyel Otomasyon Çözümleri

Deniz Araçlarında Durumsal Farkındalık için Radar Çözümleri

Radar destekli durumsal farkındalık denizcilik sektöründe riskleri nasıl azaltabilir ve verimliliği nasıl artırabilir?

Meydan okuma

Şu anda denizcilik sektöründeki kazaların %75-96’sı insan hatalarından kaynaklanmaktadır. Bu oranı düşürmek ve güvenliği artırmak amacıyla, birçok denizcilik sürecinin otomasyonu için sektör genelinde bir çaba var. Örneğin 2021 yılında Ever Given gemisi, insan hatasının geminin karaya oturmasına neden olmasıyla Süveyş Kanalı’nı altı gün boyunca kapatmıştı. Dünya ticaretinde tahmini olarak 9,6 milyar dolar kayıp yaşandı. Peki Ever Given otonom olarak seyredebilseydi bu felaket yaşanır mıydı?

Durumsal farkındalık – bir geminin nerede olduğunun ve çevresinde ne olduğunun anlaşılması – herhangi bir ortamda gezinmek, en verimli rotayı belirlemek ve zarardan kaçınmak için buna ihtiyaç duyan otonom gemiler için hayati önem taşır. Büyük gemiler geleneksel deniz radarları tarafından tespit edilebilirken, navigasyonun otonom olduğu her yerde küçük nesnelerin de tespit edilmesi gerekir. Deniz ortamında yaygın olarak bulunan küçük nesneler arasında tekneler, kanocular, hayvanlar, yüzücüler ve şamandıralar yer alır.

Şu anda, otonom ve yarı otonom gemiler, kameralar ve lidar gibi yerleşik sensörler aracılığıyla durumsal farkındalık elde etmektedir. Bunların her ikisi de geminin çevresi hakkında ayrıntılı bilgi sağlayabilir, ancak yalnızca belirli çalışma parametreleri dahilinde. Hem kameraların hem de lidarın sınırlamaları vardır ve durumsal farkındalık açısından açıklar bırakırlar. Her ikisinin de algılama menzilleri sınırlıdır ve sis ve yağmur gibi olumsuz hava koşullarıyla ve su yüzeyinden yansıyan ışıktan veya gökyüzündeki güneşten kaynaklanan parlamalar gibi çevresel parazitlerle mücadele edebilirler.

Radarın denizcilik endüstrisinde uzun bir geçmişi vardır: X-bandı (8-12 GHz) radarlar, çarpışmaları önlemek için gemilerden kerteriz ve mesafeyi ölçmek için onlarca yıldır teknelerde kullanılmaktadır. Deniz radarları, etkileyici menzilleri ve çok zorlu koşullarda performans gösterme yetenekleri nedeniyle değerlidir. Bununla birlikte, geleneksel X-bandı radarları otonom bir gemide tek başına kullanım için gereken çözünürlükten yoksundur ve bu nedenle geliştiriciler daha yüksek çözünürlüğe sahip W-bandı (76-77GHz) radarlara yönelmektedir.

Nasıl çalışacak?

Standart deniz radarları genellikle gemiler ve kıyı şeritleri gibi büyük nesneleri tespit etmek için kullanılır. Bununla birlikte, birkaç metre uzunluğunda ve yakın mesafedeki nesneleri tespit etmekte zorlanırlar.

W-band radar, tipik X-band deniz radarlarının menzilini ve güvenilirliğini lidar ve kamera tabanlı sistemler gibi alternatif sensör çözümlerinin sağladığı doğru verilerle birleştiren yeni bir algılama tekniğidir. Navtech Radar patentli W-band radar teknolojisini pazar lideri çözümlerinin bir parçası olarak kullanmaktadır. Birkaç milimetrelik dalga boylarıyla Navtech’un sensörleri üstün çözünürlük elde ederek geliştiricilerin 500 metreye kadar olan mesafelerde küçük nesneleri tespit etmelerine olanak tanır. Radar geri dönüşleri aynı zamanda veri açısından verimli ve bilgi açısından zengindir: radar her iletimde birden fazla nesneyi gözlemleyebilir ve konumlarını ve kesit özelliklerini tespit edebilir. Navtech bu teknolojinin kompakt ve uygun fiyatlı olmasını sağlamak için son 20 yıldır çalışmaktadır.

Sensörlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinin

Temel özellikler ve performans

Beklenen teknik performans

Navtech Radarlar, 4,4 cm kadar küçük nesnelerin tespit edilebildiği yüksek hassasiyetli mod da dahil olmak üzere bir dizi farklı konfigürasyonda çalıştırılabilir. Dahili denemeler, kanoların, kürek sörfçülerinin ve yüzücülerin bir gemiden Navtech sensörü ile tespit edildiğini doğrulamıştır.

Navtech radarlar sağlar:

Bir gemiyi çevreleyen suda 4,4 cm kadar küçük nesnelerin tespiti
500 metreye kadar menzil
4Hz veya 8Hz modunda çalışma imkanı ile hızlı güncelleme oranları

Avantajlar

Otonominin asgari düzeyde olduğu durumlarda bile, geminin yerel çevresini anlayabilmek, çarpışma riskini azaltmak için son derece yararlıdır. Navtech Radar Tipik deniz radarını, daha kısa menzillerde (500 metreden az) daha küçük nesneleri bulan algılama özelliği ile tamamlar. Bunu her türlü hava ve ışık koşulunda yapar – deniz otonomisinde hem kamera hem de Lidar kullanımını sınırlayan faktörler.

Yüzücüler, kanolar, küçük gemiler ve şamandıralar gibi deniz ortamlarında yaygın olarak bulunan küçük nesneleri tespit etme yeteneği
Küçük nesne algılama çarpışma olasılığını azaltır ve güvenliği artırır
8Hz’e varan yüksek güncelleme hızı daha hızlı kararlar alınmasını sağlar
Navtech sensörler nesneleri her koşulda veya günün her saatinde algılayabilir
X-bandı deniz radarlarının aksine, Navtech radarlarının kör noktası çok küçüktür (birkaç metre), bu nedenle bir geminin hemen yakınındaki nesneler algılanabilir

Dahili deneme

Torridge Nehri üzerinde nesne tespiti, Devon, Birleşik Krallık (2022)

Navtech sensörlerinin nesne algılama yeteneklerini değerlendirmek için dahili bir deneme gerçekleştirdi. Deneme Devon, Birleşik Krallık’taki Torridge Nehri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Denemede kullanılan geminin kurulumu Şekil 1’de gösterilmektedir.

Tespit yeteneklerini değerlendirmek için dört nesne seçilmiştir. Bunlar bir yüzücü, bir kanocu, bir kürek sörfçüsü ve bir şamandıradır – hepsi de limanlarda veya iç su yollarında yaygın olarak karşılaşılan nesnelerdir. Radarın belirli bir nesneyi tespit etme yeteneği, radar veri çıktısındaki imzasına bakılarak değerlendirildi. Bu daha sonra gemideki bir GoPro’dan çekilen video ve geminin üstünden alınan drone görüntüleriyle karşılaştırıldı.

Şekil 2 ila 5 bu denemeden elde edilen sonuçları göstermektedir. Şamandıra 300 metreye kadar bir menzilde tespit edilmiştir; yüzücü ve kanocu radar tarafından 250 metreye kadar bir menzilde tespit edilmiştir.

Dahili deneme - Torridge Nehri üzerinde nesne tespiti, Devon, Birleşik Krallık (2022)

Figure 2: radar data overlaid onto an image at the same instance, taken from a drone directly above the vessel. This clearly demonstrates detection of a swimmer (right) and kayaker (left)

Figure 3: radar data overlaid onto an image at the same instance, taken from a drone directly above the vessel. Detection of a paddleboarder (left) and kayaker (right) is clearly shown

Şekil 4

Radar verileri (üstte) kanocunun (kırmızı daire içine alınmış) gemiden yaklaşık 250 metre mesafeden tespit edildiğini gösteriyor. Aynı anda gemideki bir GoPro’dan alınan görüntü (altta).

Şekil 5

Radar verileri (üstte) gemiden yaklaşık 50 metre uzaklıkta bir şamandıranın (kırmızı daire içinde) tespit edildiğini göstermektedir. Görüntü (altta) aynı anda gemideki bir GoPro’dan alınmıştır.

Deneme sonuçları, bir Navtech radar sensörünün küçük nesneleri tespit etmek için etkili bir şekilde kullanılabileceğini açıkça göstermektedir. Böyle bir menzile ve yüzücüler gibi sık karşılaşılan küçük nesneleri tespit etme kabiliyetine sahip bir sensör, bir dizi otonom deniz projesinde durumsal farkındalık sağlamak için kullanılabilir.

İlgili Sorunlar Endüstriyel Otomasyon Çözümleri