تصميم وتنفيذ نظام طائرة بدون طيار ذكية لمراقبة الحدود في الوقت الحقيقي
DOI:
https://doi.org/10.65420/sjphrt.v2i1.101الكلمات المفتاحية:
المركبات الجوية غير المأهولة، المروحية الرباعية، مراقبة الحدود، الملاحة الذاتية، الرؤية الحاسوبية، OpenCV، إنترنت الأشياء، Pixhawk، تحكم PID، بث FPV، التحكم الأرضي عبر الويبالملخص
أصبحت الطائرات بدون طيار (UAV) من التقنيات الداعمة لعمليات مراقبة الحدود الحديثة لما توفره من تغطية مستمرة، وتكلفة تشغيل أقل، وقدرة على المراقبة اللحظية للمناطق الواسعة والنائية. يقدّم هذا البحث تصميمًا وتطويرًا وتنفيذًا لنظام ذكي لمراقبة الحدود يعتمد على طائرة رباعية المراوح (كوادكوبتر) مزوّدة بوحدة تصوير عالية الدقة وقدرات ملاحة ذاتية. يعتمد النظام المقترح على متحكم طيران Pixhawk 2.4.8 مع ملاحة عبر نقاط مسار GPS (Waypoints)، وبث فيديو مباشر FPV، بالإضافة إلى خوارزميات رؤية حاسوبية مطوّرة بلغة Python لتنفيذ الكشف والتتبّع اللحظي للأهداف المتحركة باستخدام OpenCV. كما تم تطوير تطبيق ويب مخصص للتحكم الأرضي باستخدام React وواجهات Java REST APIs وبروتوكولات اتصال إنترنت الأشياء، لتمكين تخطيط المهام الذاتية، عرض البث المباشر، مراقبة حالة الطائرة وبياناتها، وإتاحة التحكم اليدوي عند الحاجة. أُجريت سلسلة من الاختبارات المعملية والميدانية لتقييم أداء النظام شملت اختبارات الدفع، ومعايرة وحدات التحكم بالسرعة ESC، ومعايرة الحساسات، وضبط معاملات PID لتحقيق الاستقرار، وتجارب طيران متعددة السيناريوهات. أظهرت النتائج استقرار الطيران الذاتي حتى ارتفاع 15 مترًا، وموثوقية في بث الفيديو المباشر، ونجاحًا في كشف وتتبع الأهداف المتحركة، مع تفعيل آمن لخاصية العودة إلى نقطة الإقلاع في حالات الطوارئ. يوفّر النظام المطوّر حلًا عمليًا قابلًا للتوسع لتعزيز عمليات أمن الحدود، ويمثل منصة مرنة لتطويرات مستقبلية مثل دمج كاميرات حرارية، ونماذج ذكاء اصطناعي متقدمة للتعرّف، ومحطات شحن ذاتية للطائرة.
