Available via license: CC BY-SA 4.0
Content may be subject to copyright.
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
Araştırma Makalesi (Research Article)
DOI: 10.51534/tiha.1103761
2022: 4(1); 08-18
* Sorumlu Yazar (*Corresponding Author)
Kaynak Göster (APA) / Cite this;
* (dumanharun63@gmail.com) ORCID ID 0000-0002-9477-8248
(hayriulvi@gazi.edu.tr) ORCID ID 0000- 0003-2988-6215
Yilmaz, A. & Ulvi, H. (2022). Kentsel Ha va Sahasında İnsansız Hava Aracı Sistemleri Trafik
Yönetimi için Verilmesi Gereken Hizmetler ve Kullanıl abilecek Bazı Teknolojiler. Türkiye
İnsansız Hava Araçları Dergisi, 4(1), 08-18
Geliş Tarihi/Received: 14/04/2022; K abul Tarihi/Accepted: 06/06/2022
Turkish Journal of Unmanned Aerial Vehicles
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
https://dergipark.org.tr/tr/pub/tiha
e-ISSN 2687-6094
Kentsel Hava Sahasında İnsansız Hava Aracı Sistemleri Trafik Yönetimi için Verilmesi
Gereken Hizmetler ve Kullanılabilecek Bazı Teknolojiler
Abdullah Yılmaz*1 , Hayri Ulvi 2
1Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trafik Planlaması ve Uygulaması ABD, Ankara, Türkiye
Anahtar Kelimeler
Öz
HTY,
Hava Trafik Yönetimi,
İHA,
Kentsel Hava Hareketliliği,
İTY.
İnsansız hava araçları, günümüzde eğlence ve hobi amacıyla tercih edilmesinin yanı sıra,
tarımsal faaliyetlerde, güvenlik amaçlı gözetlemede, arama-kurtarma faaliyetlerinde ve daha
birçok alanda etkin bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Yaşanan gelişmeler başta ulaşım ve
havacılık sektörü olmak üzere diğer birçok sektörün de ilgisini çekmiştir. Dronlar, uzaktan
pilotlu hava aracı sistemleri (UPHAS), otonom hava araçları, henüz konsept teknolojiler olarak
karşımıza çıkan sürücülü ve sürücüsüz kişisel hava araçları (KHA) gelecekte günlük
yaşantımızın bir parçası olarak insanların yaşadığı yerleşim yerleri ve civarında ciddi bir
kentsel hava hareketliliği (KHH) oluşturacaktır. Kentsel hava sahasında gerçekleşecek olan bu
hareketliliğin, mevcut hava trafik yönetimi (HTY) ile uyumlu bir şekilde yönetilmesi büyük
önem arz etmektedir. İnsansız hava aracı sistemleri trafik yönetiminin (İTY) ihtiyaçları
mevcut hava trafik yönetiminden farklıdır. Ancak mevcut teknolojilerle beraber yeni
teknolojiler kullanılarak insansız hava araçları trafik yönetimi için çözümler sunulabilir. Bu
çalışmada, kentsel hava sahasını kullanacak insansız hava araçlarının emniyetli ve düzenli
trafik yönetimi için verilmesi gereken hizmetler ve kullanılabilecek bazı teknolojiler
önerilerek kentsel hava hareketliliği sistem altyapısı için temel bir model oluşturulmaya
çalışılmıştır.
Some Services to Be Provided and Technologies to Be Used for UAS Traffic Management
(UTM) in Urban Airspace
Keywords
Abstract
ATM,
Air Traffic Management,
UAV,
Urban Air Mobility,
UTM.
In addition to being preferred for entertainment and hobby purposes, unmanned aerial
vehicles have begun to be used effectively in agricultural activities, security surveillance,
search and rescue activities and many other areas. The developments have been experienced
so far attracted the attention of many other sectors, especially the transportation and aviation
sector. As a part of our daily life in the future, drones, autonomous air vehicles, remotely
piloted aircraft systems (RPAS), and personal air vehicles (PAV, DPAV) that some are still
concept technologies will create a serious urban air mobility (UAM) over and around
settlements where people live. It is of great importance that this mobility, which will take place
in the urban airspace, is managed in harmony with the existing air traffic management (ATM).
Unmanned aircraft systems traffic management (UTM) needs are different from ATM.
However, solutions for UTM can be offered by using new technologies together with existing
technologies. In this study, it has been tried to create a basic model for urban air mobility
system infrastructure by suggesting some services that should be provided and technologies
that can be used for the safe and regular traffic management of unmanned aerial vehicles that
will use the urban airspace.
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
9
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
1. GİRİŞ
Gün geçtikçe adını daha sık duymaya başladığımız
insansız hava araçları (İHA) ve henüz konsept
teknolojiler olarak karşımıza çıkan kişisel hava araçları
(KHA) ile kent içi ulaşım sorunlarının büyük ölçüde
çözülebileceği ve seyahat sürelerinin çok daha kısalacağı
düşünülmektedir. Sürdürülebilirlik açısından
düşündüğümüzde, gelecekte kent içi ulaşımda mevcut
sistemlerle birlikte yeni nesil teknolojilerin kullanılması
kaçınılmaz görünmektedir.
Günümüzde “dron” ve “insansız hava aracı” isimleri
çoğu zaman birbirinin yerine kullanılmaktadır. Ancak ilk
çıkan dronlar genellikle askeri amaçlar doğrultusunda
kullanıldığından dron kavramı olumsuz izlenim de
bırakabilmektedir. Bu nedenle genellikle insansız hava
aracı ifadesi tercih edilmektedir.
İçinde pilotu olmayan, tamamen otonom ya da
uzaktan kontrollü, denizde veya havada seyahat edebilen
her türlü araç aslında dron olarak kabul edilmektedir
(Kahveci, 2017). Dolayısıyla uzaktan kumanda ile kontrol
edilebilen ya da otonom bir uçak veya gemi dron olarak
nitelendirilebilir. Havada seyahat edebilen dronlar da
“İHA (insansız hava aracı)” ya da İngilizce kısaltması ile
“UAV (unmanned aerial vehicle)” olarak
adlandırılmaktadır.
İnsansız hava araçları kullanım alanlarına göre sivil
ve askeri olarak iki temel kategoriye ayrılır. Sivil İHA’lar
da kanat yapılarına göre kendi içinde sabit kanatlı, döner
kanatlı ve dikey iniş-kalkış yapan (VTOL) İHA’lar olarak
3’e ayrılabilir.
İnsansız hava araçları kent içi hava taşımacılığının
yanı sıra tarımsal faaliyetlerde, güvenlik amaçlı
gözetlemede, arama-kurtarma faaliyetlerinde, doğal
afetlerin, yangınların izlenmesinde ve daha birçok alanda
etkin olarak kullanılabildiği gibi eğlence ve hobi amaçlı
olarak da kullanılmaktadır. Bu nedenle insanların
yaşadığı yerleşim yerleri ve civarında, düşük seviyede
gerçekleşecek hava trafiği, kentsel hava ulaşımı yerine
kentsel hava hareketliliği olarak adlandırılmıştır.
Türkiye’nin askeri İHA alanında gerçekleştirdiği
atılımlar ülkemizdeki İHA sektörü açısından çok büyük
öneme sahiptir. Askeri İHA çalışmalarıyla birlikte gelişen
endüstride tedarikçi ve alt yüklenici firma sayısı artmış,
elde edilen teknoloji ve bilgi birikiminin sanayi
sektöründe de yayılması sağlanarak paydaş sayısı
arttırılmış, bunlara paralel olarak yapılan araştırma ve
akademik çalışmalar ciddi oranda artış göstermiştir.
Tüm bunların, sivil insansız hava araçları alanındaki
gelişmelere de ivme kazandıracağı açıktır.
Öte yandan, Sivil Havacılık Genel Müdürlüğü
tarafından yapılmış olan çalışmalar ve yayınlanmış olan
İnsansız Hava Aracı Sistemleri Talimatı (SHGM, 2019),
yeni bir sektörün doğuşuyla birlikte ortaya çıkan
mevzuat ihtiyacını gidermenin yanı sıra İHA’ların kayıt
altına alınmasını da sağlamaya çalışmaktadır.
Mevzuatı belirlemek, kullanılacak İHA’ları kayıt
altına almak ve bir hava sahasını kullanım için
belirlemek, insanlı/insansız hava araçlarının yerleşim
yerleri üzerinde emniyetli şekilde uçurulabilmesi için
yeterli değildir. Emniyetsiz bir hava sahası yalnızca
uçuşu gerçekleştirenler ve hava araçları için değil; o
yerleşim yerinin sakinleri açısından da büyük bir risk
demektir.
Emniyetli bir kentsel hava hareketliliği sağlamak
için ihtiyaç duyulan alt yapının da adım adım hazır hale
getirilmesi gerekmektedir.
Bu çalışmanın amacı, kentsel hava sahasını
kullanacak insansız hava araçlarının emniyetli ve düzenli
trafik yönetimi için verilmesi gereken hizmetler ve
kullanılabilecek bazı teknolojiler önererek kentsel hava
hareketliliği sistem altyapısı için temel bir model
oluşturmaktır.
2. KENTSEL HAVA SAHASINDA VERİLMESİ GEREKEN
HİZMETLER VE KULLANILACAK SİSTEMLER
2.1 Kentsel Hava Hareketliliği (UAM) Uçuş Bilgi
Paylaşım Sistemi
Mevcut hava trafik yönetimi için bir uçuştan önce,
uçuş emniyetini etkileyebilecek önemli durumlarla ilgili
yayımlanmış güncel bildiriler (notam), hava sahası
kısıtlamaları gibi bilgilere sahip olmak uçuşun sorunsuz
gerçekleştirilebilmesi açısından önem arz etmektedir. Bu
nedenle hava yolu işleticilerinin veya özel uçuş
gerçekleştirecek olanların söz konusu bilgilere bir
paylaşım ortamı vasıtasıyla erişebilmesi, kullanıcılar için
büyük kolaylık sağlamaktadır.
Bu açıdan, Kentsel Hava Hareketliliği için de
uçuşlara ait planların sunulabileceği, plan kabul
işlemlerinin yapılabileceği ve hava seyrüsefer yardımcı
cihazları, uçuş rotaları, terminal sahaları, tahditli
sahalara ait birçok hava sahası bilgisi ile notamlı sahalara
ilişkin bilgilere erişilebilmeyi sağlayacak bir uçuş bilgi
paylaşım sistemi ihtiyaç vardır.
Ocak 2022’de, Almanya Hava Seyrüsefer Hizmet
Sağlayıcısı olan DFS (Deutsche Flugsicherung GmbH),
insansız hava araçları için bir platform geliştirdiğini ilan
etti. Dipul (Digitale Plattform Unbemannte Luftfahrt) adı
verilen bu platform, Almanya’daki dron operasyonlarına
ilişkin tüm bilgi, kural ve prosedürleri tek bir merkezde
bir araya getirmenin yanı sıra coğrafi bölgelere ait
veriler, hava saha verileri ve dron verileri gibi önemli
bilgileri de sağlamaktadır. 2022 yılı sonuna kadar hava
durumu ve rota planlayıcı gibi yeni araçların eklenmesi
hedeflenmektedir (DFS, 2022).
Kentsel hava sahası daha küçük ve daha dinamik
olacağı için söz konusu bilgi paylaşım sisteminin de daha
ayrıntılı, daha dinamik ve interaktif olması gerekir. Hava
sahası bilgileri, notamlı sahalar, rotalar, hava durumu,
dron verileri, uçuş planı verileri, manialar, rotaların
kullanım kapasitesi ve doluluk oranları gibi birçok bilgiyi
barındırması gereken UAM Bilgi Paylaşım Sistemi hem
kullanıcıların hem de hizmet sağlayıcıların operasyonel
ihtiyaçlarını karşılayacaktır. Örneğin, kullanıcı sisteme
giriş yaptıktan sonra uçuşa ait bazı bilgileri girecek
(tarih, saat, amaç…), daha sonra harita üzerinden bir
uçuş rotası oluşturacak. Sistem tarafından rotanın
kapasitesi, doluluk oranı ve uygunluk durumu anlık
olarak paylaşılacak, rota uygun değil ise alternatif bir
rota önerilecek. Kullanıcının onaylaması durumunda söz
konusu uçuşa ait rota dâhil tüm veriler sisteme işlenmiş
ve uçuş planı oluşturulmuş olacak. Oluşturulan plan,
kontrolör arayüzüne de servis edilecek.
Tek Avrupa Hava Sahası ATM Araştırmaları Ortak
Girişimi (Single European Sky ATM Research Joint
Undertaking [SESAR]) 2020 Programı Uzaktan Pilotlu
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
10
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
Hava Aracı Sistemleri (RPAS) Araştırma Çağrısı
kapsamında başlatılan araştırma projelerinden biri olan
IMPETUS (Information Management Portal to Enable the
Inegration of Unmanned Systems) ile hava araçlarının
hangi bilgilere ihtiyaç duyduğuna, bu bilgilerin nasıl elde
edileceğine ve kullanacağına ilişkin çalışmalar
yapılmıştır. Sonuç olarak, bilgi paylaşım sistemi için,
kullanıcı taleplerini karşılamak amacıyla büyüyen,
büyüdükçe karmaşıklaşan tek tip, tek programlama dili
kullanılarak geliştirilmiş monolitik bir yapı yerine;
küçük, bağımsız ancak yüksek düzeyde bağlantılı
(interoperable) hizmetlere dayalı bir mimarinin
(microservices) uygun olacağı önerilmiştir (SESAR
IMPETUS, 2019).
İçeriği, kapsamı, sunulacak hizmetler ve mimari
yapısı ile ilgili yapılan çalışmalar ışığında hazırlanacak
olan UAM Uçuş Bilgi Paylaşım Sistemi’nin profesyonel ve
amatör tüm pilotların, işleticilerin ve hizmet
sağlayıcıların, kısaca tüm paydaşların ihtiyaçlarına cevap
verebilecek, başka sistemlerle esnek çalışabilecek
dinamik bir yapıda olması şarttır.
2.2 Kentsel Hava Sahasında Hava Trafik Kontrol
Arayüzü
Genel havacılık için hava trafik kontrol hizmeti (Air
Traffic Control, ATC), hava araçları arasında ve manevra
sahasındaki hava araçları ile manialar arasında
çarpışmaları önlemek ve düzenli hava trafik akışını
hızlandırmak ve sürdürmek için sağlanan hizmettir. Bu
hizmet bir hava aracının inişinden kalkışına kadar
aşağıdaki safhalardan oluşur.
Hava trafik yönetimindekine benzer uçuş safhaları
kentsel hava sahasındaki uçuşlar (VLL [Very Low Level])
için de olacaktır. Kentsel hava hareketliliğinde emniyetli,
güvenli ve hızlı bir trafik akışı için dron, kişisel hava
araçları ve hava sahasını kullanacak diğer tüm
insanlı/insansız hava araçlarının gerçek zamanlı
izlenmesi ve görüntülenmesi gerekir. Genel havacılıkta
olduğu gibi izleme (tracking) için radar veya başka
gözetim sensörlerine; görüntüleme (monitoring) için de
bir kontrolör arayüzüne ihtiyaç vardır.
Sivil Havacılık Talimatı’na göre, İHA0 ve İHA1
sınıfındaki İHA'lar sadece görerek meteorolojik
koşulların sağlandığı durumlarda, gündoğumu-
günbatımı saatleri arasında ve en az 2 km görüşe açık
havalarda uçuş gerçekleştirilebilir, İHA2 ve İHA3
sınıfındaki İHA'lar ise hava trafik usulleri açısından VFR
uçuş gerçekleştirilen hava aracı statüsünde kabul
edilirler (SHGM, 2019). Özetle, ilk aşamada kentsel hava
sahasında gerçekleştirilecek uçuşların, limitleri bu
sahaya özgü olarak değişse de Görerek Uçuş Kurallarına
(VFR) uçuş gerçekleşeceğinden, düşük görüşte veya gece
uçuşa izin verilmeyecektir. Dolayısıyla ATM’deki gibi
Aletli Uçuş Kurallarına (IFR) göre yapılan uçuşlara
hizmet verilmediğinden, uçuşları kontrol yükümlüğü
olmayacak, ayırma zorunluluğu olmayacak; yalnızca
tavsiye hizmeti amacıyla kontrolörlük hizmeti
verilecektir.
Hava araçlarının bir kısmının tamamen otonom,
diğerlerinin de pilotlu veya uzaktan pilotlu olduğu
UAM’de, hava trafik hizmeti de bir anlamda yarı otonom
olacak, tüm trafiklere değil, yalnızca kurallara uygun
uçuş gerçekleştirmeyen (paylaştığı rotanın dışına çıkan,
kendisi için belirlenmiş coğrafi çit (geo-fencing)
sahasının dışına çıkan, girmemesi gereken bir coğrafi çit
sahasına giren veya olması gerektiği seviyede uçmayan
gibi…) trafiklere hizmet verilecektir.
Yalnızca gözetim ve uçuş planı verileri değil, uçuşa
yardımcı coğrafi uçuş bölgelerine ait harita bilgileri, hava
durumu verileri, çakışmalara ait anlık veriler
(deconfliction) gibi diğer önemli veriler de hem
kontrolör hem de hava aracı operatör arayüzü ile
paylaşılmalıdır.
2.3 Kentsel Hava Sahası Haberleşme, Seyrüsefer ve
Gözetim (Communication Navigation
Surveillance-CNS) Hizmetleri
Hava trafik hizmetleri, hava sahasının gözetlenmesi,
uçak pozisyonlarının doğru bir şekilde belirlenmesi ve
bu uçaklarla sağlıklı bir haberleşmenin sağlanması ile
mümkündür. Haberleşme, seyrüsefer ve gözetim
hizmetleri olarak adlandırılan bu hizmet mevcut hava
sahası yönetiminde olduğu gibi kentsel hava sahası
yönetiminde de verilmesi gereken hizmetlerden biridir.
Günümüzde hava trafik kontrol hizmetinin
verilmesinde iniş-kalkış safhaları hariç genellikle
gözetim (surveillance) hizmetlerinden
yararlanılmaktadır (Büyük havalimanlarında iniş-kalkış
safhaları ve yer hareketleri için de yine gözetim
hizmetlerinden yararlanılabilmektedir). Gözetim
hizmeti, genellikle hava trafik radarları (PSR, SSR) veya
ADS-B, MLAT gibi gözetim sensörlerinden elde edilen
verinin kaynaştırılması (data fusion) yoluyla ortaya
çıkan gerçek zamanlı hava resminin hava trafik
kontrolörüne sunulmasını ifade eder. Radarlı hava trafik
hizmeti olarak da bilinen bu yöntem havacılık için hayati
öneme sahiptir.
Şekil 1. Hava trafik kontrol hizmetinin safhaları
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
11
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
2.3.1 ATM’de kullanılan gözetim sistemlerinden
bazıları
Gözetim teknolojileri esas itibariyle hedef
pozisyonunun hesaplanma şekline göre bağımsız
(pozisyon, gözetim sistemi tarafından hesaplanır) ve
bağımlı (pozisyon, hedef tarafından iletilir) olarak ve
hava aracında bir teçhizat (transponder) gerektirip
gerektirmesine bağlı olarak non-cooperative ve
cooperative olarak sınıflandırılır (DHMİ,2022). Hava
trafik hizmetlerinde kullanılan en yaygın gözetim
sistemlerinden bazıları aşağıda belirtilmiş olup
özellikleri hakkında kısaca bilgi verilmiştir.
Birincil gözetim radarı (primary surveillance radar-
PSR): Gözetim sistemlerinin en eski ama aynı zamanda
en vazgeçilmez teknolojisi olan PSR radarlar
elektromanyetik dalganın hedeflere çarpıp geri dönmesi
mantığı ile çalışır. Dalganın gidiş dönüş süresi ve hızı
(300.000 km/sn) bilindiğinden hedefin mesafesi
hesaplanabilir. Ayrıca antenin o andaki yönü de uçağın
istikametinin hesaplanmasında belirleyicidir. Böylece bir
hava aracının pozisyonu bu radar ile belirlenebilir. Ancak
seviyesi veya hava aracına ait diğer bilgiler, hava aracı ile
herhangi bir veri bağlantısı kurulmadığından (non-
cooperative) elde edilemez. Kısaca PSR, iş birlikçi
olmayan/bağımsız (non-cooperative/independent)
radarlar olduğu için kritik bölgelerde yalnızca pozisyon,
hız ve yön bilgisi almak için tercih edilirler ancak hava
aracı tanımlaması ve irtifa bilgisi gibi diğer bilgileri
alamazlar.
Şekil 2. Birincil gözetim radarı (Primary Surveillance
Radar - PSR)
İkincil gözetim radarı (secondary surveillance radar-
SSR): Bağımsız ama iş birlikçi olan (independent/
cooperative) ikincil gözetim radarı vasıtasıyla bilgi
alınması, hava aracında transponder cihazının
bulunmasını gerektirir. Sistem sorgulama ve cevap
mantığı ile çalışır. Radar tarafından gönderilen sorgular
(interrogation, 1030MHz), hava aracında bulunan
transponder tarafından cevaplanır (reply, 1090MHz).
Cevabın alındığı süre ile sorgunun yapıldığı süre
arasındaki farktan hedefin mesafesi (range); antenin
yönü ile de uçağın istikameti (bearing) hesaplanır. Alınan
cevabın içerisinde kimlik kod bilgisi (Mode A) ve irtifa
bilgisi (Mode C) yer alır. Sonuç olarak uçağın pozisyon,
hız ve yön bilgisinin yanı sıra irtifası ve tanımlama için
gerekli olan kimlik kodu da alınmış olur.
Şekil 3. İkincil gözetim radarı (Secondary Surveillance
Radar - SSR)
Otomatik bağımlı gözetim-yayın (ADS-B): Radar
sistemlerine göre çok daha düşük maliyetli olan ve
günümüzde yaygın şekilde kullanılan bir diğer gözetim
yöntemi ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-
Broadcast) teknolojisidir. Yer veya hava kullanıcılarına,
talep edilmesi durumunda uçakların ve havalimanındaki
yer araçlarının, kimlik, konum hız gibi bilgilerini belirli
aralıklarla veri bağlantısı aracılığıyla bir yayın modunda
otomatik olarak iletebileceği ve/veya alabileceği bir
yöntemdir (ICAO 4444, 2016). ADS-B, hava aracında
transponder gerektiren, iş birlikçi (cooperative) bir
sistemdir. İş birlikçi olduğu için hava aracından ihtiyaç
duyulan tüm bilgiler kolayca alınabilmektedir. Pozisyon
bilgisi hedef tarafından iletildiğinden aynı zamanda
bağımlı (dependent) bir sistemdir ve uydu tabanlı konum
belirleme sisteminin (GNSS) devre dışı kalması
durumunda uçağa ait bazı bilgiler paylaşılamamaktadır.
Bir diğer sorun, ADS-B yayınında herhangi bir şifreleme
veya kimlik doğrulama yoktur. Mesajlar, dinleme,
karıştırma, değiştirme ve sızma gibi saldırılara açık bir
biçimde yayınlanır. Ayrıca, uçak ve hava trafik kontrol
(ATC) üniteleri, ADS-B mesajlarını göndermeden önce
kimlik doğrulaması yapmaz, dolayısıyla yetkili olanlar
yetkisiz olanlardan ayırt edilemez. Tüm bu faktörler,
ADS-B sistemini çeşitli saldırılara karşı son derece
savunmasız hale getirir (ADS-B Spoofing attacks) (Wang
vd., 2020).
Şekil 4. Otomatik bağımlı gözetim yayını (ADS-B)
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
12
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
Multilateration (MLAT): Bir başka gözetim tekniği ise
multilateration (MLAT) olarak bilinen, hava araçlarının
herhangi bir sorgulayıcıya cevaben veya
transponderlerinden otomatik olarak yapılan ADS-B
yayını ile gelen sinyallerin, en az 3 alıcı anten tarafından
işlenerek ulaşım zamanı farkı (TDOA- Time Difference Of
Arrival) yöntemi kullanılarak uçak pozisyonunun
bulunması temeliyle çalışan sistemlerdir. MLAT,
bağımsız (ulaşım zaman farkının hesaplanması işlemi
hava aracından bağımsız, yerdeki MLAT sistemi ile
hesaplanarak uçağın pozisyonu elde edilir) ama iş
birlikçi bir gözetim tekniğidir. Bu açıdan SSR radar ile
benzer özelliktedir. Ancak SSR radarlarla
kıyaslandığında kapsamaların gerçekten çok zor, çetin ve
maliyetli olabileceği hava sahalarında bu tür sistemler
hem daha ucuz hem de daha kesin bilgiler verirler. Hatta
radar kapsamalarında oluşabilecek boşluklar da bu
sistemler sayesinde giderilebilir (Akçam & Paşaoğlu,
2011). Bununla birlikte SSR gibi bir sorgulamaya ihtiyaç
duymaz.
2.3.2 Kentsel hava sahasını kullanan hava
araçlarının pozisyon bilgisi ve kimlik
tanımlaması (identification)
Transponder: Yukarıda ifade edildiği gibi genel
havacılıkta hava aracının pozisyonu, hesaplanma
yöntemine göre bağımlı veya bağımsız olarak; hava
aracında transponder gerektirip gerektirmemesine göre
ise non-cooperative (iş birlikçi olmayan) veya
cooperative (iş birlikçi) biçimde belirlenebilmektedir.
Bağımsız ve iş birlikçi olmayan sistemlerle (PSR)
pozisyon bilgisi elde edilebilmesine rağmen kimlik
tanımlaması yapılamamaktadır. Kimlik tanımlaması için
transponder cihazı zorunludur. Hava aracında bulunan
transponder, radyo frekansla bir sorgulama aldığında
yanıt üreterek yayımlayan bir cihazdır. 1030 MHz ile
aldığı sorguları 1090MHz’de cevaplar. Cevap sinyalleri
kimlik kodu, irtifa, 24 bitlik uçak adresi gibi birçok bilgiyi
içerir.
Hem SSR hem MLAT hem de ADS-B gözetim
teknolojilerinin hedef kimlik tanımlaması için hava
aracında transponder bulunması gerekir. Günümüzde
bilinen dronların çoğunda bu aviyonik yer almadığından,
zorunlu tutulması durumunda, uçuşa elverişli
olamayacaklardır. Sivil Havacılık Genel Müdürlüğü’nün
yayınlamış olduğu İnsansız Hava Aracı Talimatına göre
azami kalkış ağırlıkları referans alınarak İHA’lar 4 sınıfa
ayrılır (SHGM, 2019):
a) İHA0: Azami kalkış ağırlığı 500 gr (dâhil) - 4kg
aralığında olan İHA'lar,
b) İHA1: Azami kalkış ağırlığı 4 kg (dâhil) - 25 kg
aralığında olan İHA'lar,
c) İHA2: Azami kalkış ağırlığı 25 kg (dâhil) - 150 kg
aralığında olan İHA'lar,
ç) İHA3: Azami kalkış ağırlığı 150 kg (dâhil) ve daha
fazla olan İHA'lar.
Talimata göre bunlardan yalnızca İHA3 sınıfının
Mode-S transponder ile TCAS veya ADS-B benzeri algıla
ve sakın sistemleriyle donatılmış olması zorunlu
tutulmuştur (SHGM, 2019). Diğer İHA türlerinin de
transponder cihazıyla donatılması ise operasyonları
gerçekleştirecek kişiler, işleticiler ve şirketler için ciddi
bir ek maliyet getirecektir. Aviyoniklerin hava araçlarına
entegrasyonu, uzun süren ve maliyetli testler gerektiren
bir iş olup sertifikasyonları zorunludur.
Küresel Seyrüsefer Uydu Sistemi (Global Navigation
Satellite System-GNSS): Dünyanın yörüngesinde
bulunan GNSS uydu antenlerinden yayılan sinyaller, bir
alıcı tarafından okunur. Okunan sinyallerin varış süreleri
kullanılarak alıcı kendi konumunu hesaplayabilmektedir.
Jeodezideki en eski tekniklerden biri olan “geriden
kestirme” esasına dayanan bu sistemde konumu
bilinmeyen bir noktadan, konumu bilenen noktalara
yapılan gözlem ve hesaplar ile bulunulan noktanın
konumu kestirilmektedir. Matematikte 3 bilinmeyenli
bir denklemin çözümü için 3 bilinen yetse de burada saat
hatalarını ortadan kaldırmak için en az 4 bilinene ihtiyaç
vardır (BOUN, 2022). Özetle, en az 4 uydudan alınan
sinyallerin varış zamanının ölçülmesi ile alıcının konumu
belirlenebilir. Uydular hassas zamanlama sinyalleri
yanında, mesaj iletimi sırasındaki uydunun konumunu
da bildirir. Hareketli bir GNSS alıcısının hızı ve yönü de
bilinen iki pozisyon farkı yöntemi veya doppler kayması
yöntemi ile bulunabilir (Sathyamoorthy vd., 2020).
Ayrıca alıcının bulunduğu irtifa bilgisi de yine alınan
sinyallerin üçgenleme (trilangulation) veya trilaterasyon
yöntemiyle hesaplanması sonucu elde edilebilir (Pilot
Institute, 2021).
Şekil 5. Multilateration (MLAT)
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
13
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
Günümüzde uçaklar, cep telefonları, tabletler, akıllı
saatler ve arabalarda olduğu gibi dronlarda ve daha
birçok teknolojik üründe GPS alıcısı bulunmaktadır. GPS
yardımıyla bulunulan konum haritada gösterilebilir,
cihazın uzak bir yerde olması durumunda yeri, başka bir
cihazdan tespit edilebilir veya konum paylaşımı
yapılabilir. Tüm İHA’ların transponder bulundurması zor
iken, GPS alıcısı gibi hâlihazırda birçoğunda var olan, çok
daha ucuz ve yaygın bir teknolojiyi bulundurmaları çok
daha kolaydır. Ancak bir GPS alıcısı tarafından alınan
sinyallerin hesaplanarak elde edilen bilgilerin yalnızca o
cihazda kalması, uçurulan hava araçlarının uzaktan
tespit ve takibi için tek başına yeterli olmayıp bir iletişim
altyapısına ihtiyaç vardır. Çok yüksek irtifalarda uçuş
gerçekleştiren uçaklar da GPS yardımıyla birçok bilgiyi
elde edebilmektedir ancak bu bilgi yine transponder
aracılığıyla hava trafik kontrol merkezlerine
iletilmektedir. Burada kentsel hava sahası kullanıcıları
yararına çok önemli bir fark bulunmaktadır. Kentsel hava
sahasının sınırları, GSM operatörlerinin kapsama
alanlarının içerisinde kaldığından altyapı ihtiyacı,
mevcut GSM şebekesi kullanılarak karşılanabilir.
Hava aracı, üzerinde bulunan GPS ile uydulardan
aldığı sinyallere göre konum yön hız ve irtifa bilgilerini,
varsa hava aracı üzerindeki sıcaklık, basınç, barometrik
altimetre gibi sensörlerden gelen bilgilerle birlikte
GSM/GPRS şebekesi üzerinden anlık olarak UAM uçuş
bilgi paylaşım sistemine ve kontrolör arayüzüne
gönderebilir.
2.3.3 Kentsel Hava Sahası için Gözetim Sistemi
Ulusal otoriteler, güvenlik endişesi ile kentsel hava
araçlarının pozisyon bilgisi ve kimlik tanımlanmasını
GPS bağımlılığı olmadan bağımsız bir biçimde de tespit
etmek isteyebilir. Yukarıda anılan gözetim sistemlerinin
özelliklerinden de anlaşılacağı üzere her birinin
avantajları ve dezavantajları vardır. Kullanıldığı yere ve
kullanım amacına göre farklı gözetim sistemleri tercih
edilebilir. Örneğin; sadece kullanıcılarına uçuş bilgisi
sağlamak amacıyla geliştirilen bir uygulama için yalnızca
ADS-B (bağımlı) teknolojisi yeterli iken; hava sahasının
gözetimi, emniyetli, kesintisiz ve güvenli bir hava trafik
kontrol hizmeti için ADS-B yeterli olmayacaktır. Hava
trafik hizmetinin ifasında bağımsız sensörler büyük
önem arz etmektedir.
Kentsel hava sahasını kullanacak hava araçlarının
izlenebilmesi amacıyla kurulacak ve yalnızca ADS-
B’lerden oluşan (en ucuz ve en kolay yöntem olarak) bir
gözetim altyapısı, ADS-B’lerin (bağımlı ve iş birlikçi
olması nedeniyle) hava araçlarında transponder
gerektirmesi ve yapılan yayınların spoofing saldırılarına
açık olması nedeniyle tek başına yeterli olmayacaktır.
MLAT gözetim tekniğinin ve SSR’ın bağımsız olması,
uçaklara ait pozisyon bilgisinin gözetim sistemleri
tarafından hesaplanması, ADS-B’lere göre bu sistemleri
çok daha güçlü kılmaktadır. Ancak bu sistemlerin de hava
aracına ait bilgileri almak için yapılan sorgulara
(interrogation) hava aracından cevap (reply) verilmesini
sağlayacak veya doğrudan yayın yapacak olan
transponder cihazına ihtiyacı vardır. Dahası transponder
cihazı tüm hava araçları için zorunlu tutulsa bile
herhangi bir arıza durumunda cihazın servis dışı kalması
veya istenildiğinde bu cihazın bilinçli olarak kapatılması
hava aracının izlenmesini engeller. Bu da kent üzerindeki
bir hava sahası için büyük bir risk ve tehlike demektir.
Kentsel hava sahasının, hava aracına ait diğer
bilgiler alınsın ya da alınmasın her şeyden önce hedef
tespitinin kesin olarak yapıldığı PSR sistemi ile aynı
prensipte çalışan bağımsız ve iş birlikçi olmayan bir
gözetim sistemine ihtiyacı vardır. Bu gözetim sistemi ile
birlikte, transponder cihazı olan veya yalnızca GPS alıcısı
bulunan ve GSM/GPRS alt yapısını kullanarak veri
paylaşan hava araçlarına ait bilgilerin de alınabileceği
ikinci bir sistem kullanılarak her iki sistemden gelen
verinin kaynaştırılması (data fusion) yoluyla pozisyon
bilgisi kesin olarak belirlenmiş zengin bir gözetim verisi
elde edilebilir. Böylece Sivil Havacılık Talimatı gereği
transponderin zorunlu tutulduğu ve kentler üzerindeki
uçuşlarda görece olarak daha büyük tehlike
oluşturabilecek boyutlardaki İHA3 (150 kg ve daha ağır)
sınıfındaki hava araçlarının tespiti ve takibi kesin olarak
yapılabileceği gibi diğer kategorilerdeki İHA’lara ait
veriler de aynı yöntemle alınabilir.
Günümüzde ATM’de kullanılan bir PSR radarın
doğrudan kentsel hava sahası için kullanılması,
özellikleri itibariyle pek uygun görünmemektedir. Çünkü
uçak, helikopter gibi büyük hava araçlarının tespit
edilmesi maksadıyla geliştirilen PSR sistemleri
çözünürlük (PSR menzil çözünürlüğü = 200 metre), radar
kesit alanı (RKA, PSR için 1 metrekare) ve tarama hızı (4
saniyede 1 tarama) açısından kentsel hava sahası
ihtiyaçlarını karşılayacak bir tasarıma sahip değildir.
Bunun yerine, Devlet Hava Meydanları İşletmesi (DHMİ)
ve TÜBİTAK Bilişim ve Bilgi Güvenliği İleri Teknolojiler
Araştırma Merkezi iş birliğiyle havalimanı civarındaki
kritik sahalarda bulunan hareketli kuş ve kuş sürülerinin
tespiti, izlenmesi ve uçuş güvenliği açısından
değerlendirilmesi amacıyla geliştirilmiş, yine aynı
prensiple çalışan KUŞRAD (Kuş Tespit Radarı), özellikleri
itibariyle (TÜBİTAK, 2016) kentsel hava sahasının
gözetimi için daha uygundur. 2016 yılında Atatürk
Havalimanı’na kurulan KUŞRAD, düşük radar kesit
alanına sahip hava hedeflerinin tespitinde son derece
etkilidir. Test sürecinde de kuşları simüle etmek için
dronların kullanıldığı bu radar ile RKA’sı 0,01 metrekare
olan dronlar 3-4 km mesafeden tespit edilebilmiştir
(Defence Turkey, 2021). Kuş Radarı, hedef tespit ve takip
algoritmaları dronlara uygun hale getirilerek ve bazı
filtreleme ve arayüz değişiklikleri yapılarak Dron Tespit
Radarına (DTR) dönüştürülebilir. Bu sistemin en önemli
özelliği ise yatay ve dikey tarama yapan iki ayrı alt
bileşenden oluşmasıdır. Yatay tarama ile hedefin
mesafesi bulunurken, dikey tarama ile hedefin irtifası
belirlenmektedir. Dolayısıyla hava hedeflerinin üç
boyutlu hacimsel tespiti ve takibi yapılabilmektedir. 40
km yarıçapındaki bir alanda tarama yapabilen bu
sistemin tarama hızı 3 saniyeden küçük olup
çözünürlüğü yatayda 20 metre, dikey de 6 metredir (20
fit) (Defence Turkey, 2021). Bu değerler, kentsel hava
sahası ve hava koridorları için Bosson ve Lauderdale’nin,
geliştirdikleri metodolojiyi simüle etmek için azaltılmış
ayırma değeri olarak kullandıkları yatayda 0,1 mili,
dikeyde 100 fiti karşılayabilecek niteliktedir (Bosson &
Lauderdale, 2018).
Dron Tespit Radarı ile birlikte ikinci gözetim sistemi
olarak yine bir radar sistemi olan SSR’ın kullanılması
kapsama alanı genişliği açısından fayda getirse de (SSR
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
14
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
menzili genellikle 200-250 mil arasındadır) kentsel hava
sahası için ihtiyacımız olan bu değildir. SSR’a göre
kapsaması zor olan alanlarda (Kent içinde yüksek
binalar, kuleler ve doğal manialar olacaktır. Bina
etkilerinin katılması ile radar kapsama diyagramlarında
kötüleşme olacaktır.) daha etkin ve daha az maliyetli olan
MLAT sisteminin tercih edilmesi daha uygun olacaktır.
Radar kapsamalarında oluşabilecek boşluklar da bu
sistem sayesinde giderilebilir. 20-30 mil çapındaki bir
sahanın gözetimi için MLAT yeterli olurken daha geniş
hava sahaları için genellikle Geniş Alan MLAT (Wide Area
Multilateration-WAM) tercih edilir. WAM ile 200 mile
kadar gözetim sağlanabilir ve genellikle yol kontrol
amaçlı kullanılır (Paşaoğlu,2010). Ancak kentsel hava
sahasının çok geniş olacağı mega kentlerde MLAT yerine
WAM tercih edilebilir.
Böylece transponder taşıyan hava araçları MLAT
veya WAM ile tespit edilip gerekli bilgiler alınacak;
transponder taşıyan, taşımayan veya transponderi kapalı
tüm hava araçları ise DTR ile tespit edilerek mesafe ve
irtifa bilgileri hesaplanacaktır. İki sistemden ve GSM’den
alınan bilgiler için veri kaynaştırması yapılarak kontrolör
arayüzüne ve UAM uçuş bilgi paylaşım sistemine
aktarılacaktır. Elde edilen veriler yalnızca tespit
(identification), takip (tracking) ve görüntüleme
(monitoring) için değil istatistiksel analiz, hava sahası ve
rota yoğunluğu hesaplamalarında da kullanılabilecektir.
2.4 Kentsel Hava Sahası Emniyet Hizmetleri
Hava trafik yönetimi (ATM), tüm operasyon
safhaları boyunca uçakların emniyetli ve etkin olarak
hareket edebilmeleri için gerekli, hava trafik hizmetleri,
hava sahası yönetimi ve hava trafik akış idaresi dâhil yer
temelli ve havadaki fonksiyonların toplamını ifade eder
(SHGM SHT65-04, 2005). Hava trafik yönetimi içerisinde
verilen hizmetlerin öncelikli amacı emniyeti sağlamaktır.
Genel havacılığın, uzun yıllara dayanan bir deneyim ve
yaşanan emniyet olaylarından çıkarılan derslerle birlikte
uçuşa elverişliliği sağlayan tasarım ve üretim gibi kalite
testleri, kokpit otomasyonu, ATC sistemleri ve emniyet
ağları sayesinde kabul edilebilir derecede emniyetli
olduğu düşünülmektedir (Eurocontrol UAS ATM
Integration, 2018). Ancak küçük bir alanda, hızları görece
olarak düşük, manevra kabiliyetleri çok daha yüksek
dron, uzaktan pilotlu, kişisel veya otonom hava araçları
gibi farklı tip ve boyutlardaki hava araçları ile çok sayıda
uçuşun gerçekleştirildiği kentsel hava sahası
yönetiminin, günümüz hava trafik yönetiminden çok
daha farklı olacağı açıktır. Kentsel hava sahası trafik
yönetiminde emniyeti sağlamak adına yeni yöntemlerin
yanı sıra hava trafik emniyetini artırmak için ATM
sistemlerinde kullanılan emniyet ağlarından (safety
nets) da yararlanılabilir.
2.4.1 Coğrafi Çit (Geo-Fencing)
Coğrafi eskrim ya da coğrafi çit olarak bilinen geo-
fence, coğrafi bir bölgenin çevresinde tanımlanmış sanal
bir sınırdır. Bu teknoloji, tanımlanmış coğrafi alana giren
veya çıkan etkin bir cihazda, önceden programlanmış bir
eylemi (uyarı, mesaj, bildirim gibi) tetiklemek için GPS,
Wi-Fi, RFID, bluetooth veya hücresel verilerin
kullanıldığı konum tabanlı bir hizmettir (Location-Based
Service-LBS). Kullanıcı cihazında konum bilgisi, yukarıda
anılan farklı kaynaklardan sürekli olarak güncellenir.
Cihaz, güncellenmiş konum bilgisinden coğrafi eskrim
alanına girip girmediğini kontrol eder. Alana girmiş olan
cihazda ilgili eylem tetiklenir.
Kullanım amacına göre, tercih edilecek
konumlandırma türü değişiklik gösterecektir. Örneğin
açık havada ve daha geniş alanlarda coğrafi çit alanları
oluşturmak için GPS tercih edilirken, bir mağaza
içerisinde reyonlar için oluşturulacak coğrafi çitlerde
kapsama alanı daha düşük ancak konum doğruluk oranı
daha yüksek olan bluetooth teknolojisi tercih edilebilir.
Şekil 6. Havalimanı ve civarında coğrafi çit uygulamaları
Coğrafi çit uygulamalarının, emniyet riskini
azaltmak için kentsel hava sahasında kullanılması hem
SESAR hem de Avrupa havacılık endüstrisi standartları
geliştirme kuruluşu (EUROCAE) tarafından önerilmiştir
(SESAR U-SPACE, 2017; EUROCAE, 2017). Havalimanları,
hapishaneler, askeri bölgeler, yüksek gerilim direkleri
gibi tehlikeli veya tahditli bölgeler ile notamlı sahalar için
coğrafi çitler çizilerek hava araçlarının o bölgelere
girmemeleri veya yaklaşınca bilgilendirilmeleri
sağlanabilir. Coğrafi çit ile yalnızca girilmemesi gereken
sahaların sınırları değil; bir hava aracı için çıkılmaması
gereken bir sahanın da sınırları belirlenebilir (geo-
caging). Bu durumda sahanın dışına çıkan hava aracı
kullanıcısına, kontrolöre veya ilgili otoritelere uyarı
mesajı gider.
Kentsel hava sahasında kullanılacak coğrafi çit
uygulamaları, SESAR’a göre gelişimi itibariyle farklı
düzeylerde kullanılabilir. İlk olarak girilmesine izin
verilmeyen bölgeler için önceden çoğrafi çit alanlarının
belirlenmiş olması ve operatöre uçuş hazırlığı sürecinde
diğer coğrafi bilgilerle birlikte önceden tanımlanmış bu
coğrafi çit bilgilerinin sağlanmasıdır (pre-tactical geo-
fencing). Bu bilgiler her uçuş öncesi en başta girilir ancak
uçuş esnasında değiştirilemez. İkinci düzeyde, operatör
tarafında (uçuş bilgi paylaşım sistemi veya kontrolör
arayüzünde) girilmiş olan coğrafi çit bilgilerinin uçuş
esnasında değiştirilebilmesi sağlanabilir (tactical geo-
fencing). Böylece hava aracına direk aktarılamasa da
operatör tarafında uçuş planın güncellenmesi, uyarı,
bildirim gibi eylemler, güncel duruma göre tetiklenir. Son
düzeyde ise taktik coğrafi çit hedefine ek olarak yapılan
değişikliklerin bir veri bağlantısı yoluyla hava aracına
aktarılması ve uçuşun da buna göre güncellenebilmesi
sağlanabilir (dynamic geo-fencing) (SESAR U-SPACE,
2017).
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
15
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
2.4.2 Algıla ve Sakın (Detect and Avoid-DAA)
Hava sahasında çarpışmaların önlenebilmesi için
hava trafik hizmeti verilmekte ve çeşitli sistemler
kullanılmaktadır. Hava trafik kontolörleri, belirlenmiş
minimum ayırma kriterlerinin altında uçaklar arasında
meydana gelecek karşılaşmalardan (aircraft confliction)
önce, talimat vererek uçakların yönlerini, seviyelerini
veya hızlarını değiştirir, uçakları yatay veya dikey olarak
birbirinden ayırmış olur. Böylece uçaklar seviye ve
pozisyon olarak birbirilerine tehlike teşkil etmeyecek
şekilde belli kriterler göz önüne alınarak uçurulmuş
olurlar (separation). Hava trafik kontrolörlerinin bu
hizmeti verdikleri sistemlerde, çakışmalardan ve
tehlikelerden önce kontrolörleri uyararak önlem
alınmasını sağlayan emniyet-ağları (safety-nets) ve
yardımcı sistemler (ATC tools) bulunmaktadır.
Çarpışma tehlikesine karşı bir başka önlem
uçaklarda bulunan Trafik Çarpışma Önleme Sistemidir
(Traffic Collision Avoidance System-TCAS). TCAS sistemi,
transponder ile donatılmış uçaklar arasında çalışarak
çarpışma tehlikesine karşı dikey bir ayırma tavsiyesi
(yüksel veya alçal) üretir. TCAS sistemine sahip hava
araçları birbirlerini belirlenmiş bir mesafe içinde
1030Mhz frekansından yayın yaparak sorgular ve
1090Mhz frekansından karşılık gelir. Alınan cevap
işlenerek karşı trafiğin pozisyonu, mesafesi, irtifası ve
yönü gibi bilgiler üretilir ve TCAS ekranında gösterilir
(Seyrüseferim, 2020).
Son olarak, ICAO Annex 2-Havacılık Kuralları’na
göre yol hakkı kuralları şu şekildedir: “İki hava aracı zıt
ya da yaklaşık olarak böyle yönlerden birbirilerine
yaklaşırken, aralarında çarpışma riski varsa, her iki hava
aracı da uçuş başını sağa çevirmelidir.” “İki hava aracı
birbirilerinin rotalarını, yaklaşık olarak aynı seviyede kat
ediyorlarsa, diğerini sağında gören hava aracı yol verir.”
(Baran, 2011). CORUS projesi ile ortaya çıkarılan
“Concept of Operations”a göre mevcut yol hakkı kuralları
yalnızca VFR trafikler için değil, dronlu VLL uçuşlar için
de geçerlidir. Bununla birlikte, görsel görüş hattı (Visual
line of sight-VLOS) uçuşlarında, uzaktaki pilot için başka
bir uçağın kendi uçağına yaklaşıp yaklaşmadığını, her iki
uçağın da aynı seviyede olup olmadığını veya birinin
diğerini kontrol edip etmediğine karar vermesi zor
olabilir (SESAR CORUS, 2019).
Mevcut hava trafiğinde çarpışmaları önlemek için
kullanılan sistemler gibi kentsel hava sahasını kullanacak
hava araçlarının çarpışmalarını önlemek için de algıla ve
sakın sistemleri önerilmektedir. Algıla ve sakın (DAA)
sistemi, üzerinde pilot bulunan bir hava aracında olması
beklenen görme ve sakınma işlevine eşdeğer bir şekilde
görev yapan, pilota hava aracını ayrıştırma yeteneği
kazandırabilecek sistemdir (SHGM, 2019). İHA’ların
kentsel hava sahasına emniyetli bir şekilde uçuş
yapmasını sağlayarak diğer hava araçları, kuşlar, binalar
ve elektrik direkleri gibi engellerle çarpışmalarını
önleyen teknolojilerdir. Bu sistemler, İHA civarındaki
çevreyi sürekli olarak gözlemleyerek bir çarpışmanın
yakın olup olmadığına karar verir ve çarpışmayı önlemek
için yeni bir uçuş güzergâhı oluşturur. İHA-SHT
talimatına göre de İHA3 sınıfının TCAS veya ADS-B
benzeri algıla ve sakın sistemleriyle donatılmış olması
zorunlu tutulmuştur (SHGM, 2019). Algıla ve sakın
sistemleri ile ilgili, Amerika’nın havacılık endüstrisi
standartlarını geliştiren RTCA (Radio Technical
Commission for Aeronautics) kuruluşu ve EUROCAE
tarafından performans standartları dokümanları
yayınlamıştır (RTCA: DO-365, EUROCAE: ED-267).
Algıla ve sakın sistemleri farklı teknolojiler
kullanılarak geliştirilebilir. Kullanılan yönteme göre,
radarlarda olduğu gibi iş birlikçi (cooperative) veya iş
birlikçi olmayan (non-cooperative) olarak ya da aktif
veya pasif sistemler şeklinde kategorize edilebilir.
Şekil 7. Algıla ve sakın (DAA) sistemleri
İş birlikçi (cooperative) algıla ve sakın sistemleri:
Uçaklarda bulunan ve transponder sorgu/cevap
yöntemiyle çalışan TCAS sistemi veya aktif sorgulama
gerektirmeyen, hava aracından yayımlanan sinyallere
bağlı, pasif bir TCAS benzeri sistem marifetiyle (ADS-B
veya küçük hava araçlarında PCAS, FLARM gibi) çalışan
algıla ve sakın sistemleridir.
Algıla ve sakın sistemlerinde bu çözüm yüksek bir
doğruluk ve emniyet düzeyine sahiptir. Ancak iş birlikçi
sistemler olduğundan her iki hava aracında ilgili
cihazların bulunması zorunludur. Ayrıca bu yöntemle
hava aracı olmayan diğer engellere karşı (bina, direk, kuş
vb.) da bir çözüm üretilememektir.
İş birlikçi olmayan (non-cooperative) algıla ve sakın
sistemleri: VLL uçuşlar düşük irtifalarda
gerçekleştiğinden, belki de hava araçlarından daha fazla
bina, yüksek gerilim direkleri, kuleler, kuş ve diğer
engellerle karşılaşacaklardır. Bu engellerden sakınmak
için iş birlikçi olmayan (non-cooperative) algıla ve sakın
sistemlerine ihtiyaç vardır. Bu tür algıla ve sakın
sistemleri için kullanılan en yaygın teknolojiler görsel
veya kızılötesi kameralar, radar ve lidar teknolojileridir.
• Kameralar: Hava aracı üzerinde bulunan
kameralarla sağlanan görüntünün (görsel, kızılötesi
veya termal) işlenerek manianın veya hava aracının
tespit edilmesi ve çarpışmayı önlemek için yeni bir
uçuş güzergahı oluşturması mantığı ile çalışır.
Kameraya dayalı algıla sakın sistemlerinin
performansı atmosfer koşullarına, ışığa ve görüş
mesafesine bağlıdır. EO/IR (elektro optik/kızılötesi)
sensörler gibi pasif sensörler tipik olarak daha
küçüktür, daha hafiftir, daha az güç tüketir ve çok hızlı
tarama hızı ve yüksek çözünürlük sunabilir. Ancak,
yansıyan sinyal ölçümü ve uçuş süresi verilerinin
olmaması nedeniyle, bunların mânia mesafelerine
ilişkin tahminleri daha az doğrudur (UST,2022).
• Radar Teknolojisi: Gözetim sistemlerinde olduğu
gibi algıla ve sakın sistemlerinde de radar
teknolojisinden sıkça yararlanılmaktadır.
Elektromanyetik dalganın hedeflere çarpıp yansıması
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
16
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
ve yansıyan sinyalin radar tarafından tekrar alınarak
işlenmesi mantığı ile çalışır. Hedefin pozisyonu ve
mesafesi, yönü ve hızı bu şekilde belirlenebilir. Bir
elektromanyetik dalganın gönderilmesi söz konusu
olduğundan aktif sensör olarak adlandırılır.
Kameralar gibi hava koşullarına bağımlılığı yüksek
değildir. Dolayısıyla sert koşullarda da çalışabilirler.
• Lidar Teknolojisi: Hedefin pozisyon ve mesafe
tespiti için lazer darbelerinin kullanıldığı algılama
tekniğidir. Çalışma prensibi, radar ile aynıdır. Ancak
radarda radyo sinyalleri kullanılırken, lidarda lazer
ışınları kullanılmaktadır. Bu teknoloji ile hedef tespiti
çok daha hassas şekilde yapılabilir. Fakat radarlara
göre daha dar bir görüş alanı sağlar.
Algıla ve sakın sistemleri, hem pilotun görüş hattı
içerisinde kalan (VLOS), hem de görsel görüş hattının
ötesindeki (Beyond visual line of sight-BVLOS) uçuşlarda
emniyeti sağlamak açısından büyük önem arz
etmektedir. Yukarıda da ifade edildiği gibi kullanılan
teknolojilerden her birinin avantajları ve dezavantajları
bulunmaktadır. Bu nedenle farklı teknolojilerin birlikte
kullanılması ve elde edilen verilerin kaynaştırılarak
kullanılması ile güçlü yönler öne çıkarılabilir,
dezavantajlar da minimize edilebilir (EMBENTION,
2021).
2.4.3 Çakışma Çözümü (Deconfliction)
Hava araçları arasında meydana gelebilecek,
belirlenmiş minimum ayırma kriterlerinin altındaki
karşılaşmalara çakışma (confliction); hava trafik
kontrolörlerinin hava araçlarını yatay veya dikey
eksende yönlendirmesi veya hızlarını ayarlaması ile
aralarındaki mesafenin minimum ayırma kriterleri
üzerinde kalmasını sağlamasına ise ayırma (separation,
deconfliction ya da conflict resolution) denir. Hava trafik
sistemlerinde, daha emniyetli bir kontrol imkânı sunmak
amacıyla, çakışmalardan önce kontrolörleri uyaran
emniyet ağları ve yardımcı sistemler olduğu daha önce
ifade edilmişti. Bunlardan biri orta vadeli çakışma tespit
aracıdır (Medium term conflict detection-MTCD). MTCD,
iki hava aracı arasında, genellikle 20 dakika içerisinde
oluşabilecek potansiyel çakışmayı hesaplayarak
kontrolörü uyaran yardımcı bir sistemdir. Bir diğer
örnek ise kısa vadeli çakışma ikazıdır (Short term conflict
alert -STCA). STCA, kısa süre içerisinde iki hava aracı
arasında oluşacak çakışmayı gösteren emniyet ağıdır.
Önemine binaen yalnızca görsel değil, sesli uyarı da
sağlamaktadır. Süre parametresi değiştirilebilir olup
genellikle 3 veya 5 dakika aralığındadır.
MTCD veya STCA gibi ATM’de kullanılan çakışma
önleme araçları, insansız hava araçları arasında oluşacak
çakışmaları önlemede ATM’de olduğu gibi iki şekilde
kullanılabilir. Bunlardan biri uçuş planında girilen rotaya
göre bir yörünge (trajectory) hesaplaması yaparak
oluşacak çakışmaları uzun süre önce tespit eder. Buna
stratejik veya taktik öncesi çakışma tespiti adı verilir
(MTCD stratejik çakışma tespit aracıdır). Ancak gerçekte
hava araçları, çoğu zaman hava koşulları, direk rota
verilmesi veya ayırma yapılması gibi nedenlerle, uçuş
planlarıyla tamamen örtüşen bir uçuş
gerçekleştiremezler. Bu sebeple ikinci yöntem olarak
stratejik çakışma çözme sistemlerinin yanı sıra STCA gibi
çakışmaya kısa süre kala çakışmayı tespit etme araçları
kullanılmaktadır. Bunlara taktik çakışma tespit aracı adı
verilir. Taktik araçlar uçuş planındaki rotaya göre
belirlenmiş yörüngeye değil, uçakların anlık
pozisyonlarına göre hesaplama yapar. Ne tür bir çakışma
aracı kullanılırsa kullanılsın, önce çakışmanın tespit
edilmesi (conflict detection), daha sonra çözülmesi
(deconfliction) gerekir.
Konuya ilişkin CLASS (Clear air situation for UAS)
projesi kapsamında simülasyon dahil, detaylı bir çalışma
yapılmıştır. Çalışma, uçuş planları olmayan ve dolayısıyla
yörüngeleri bilinmeyen dron uçuşları ile yapılmış, bu
nedenle öncelikle dronlar için bir yumuşatma
algoritması (linear regression) yardımıyla 60-90-120
saniyelik yörünge tahminlerinde (trajectiory prediction)
bulunulmuştur. Ardından çakışma tespit algoritmaları
kullanılarak gerçekleşen çakışmalar tespit edilmeye
çalışılmıştır. Yapılan simülasyonlarda, ATM
sistemlerinde kullanılan çakışma tanımının dronlara tam
olarak uyarlanamadığı sonucuna varılarak, iki dron
arasındaki mesafenin kaybolması olarak tanımlanan
çakışma kavramının “çakışma alanı” olarak
değiştirilmesine karar verilmiştir. Algoritma, çakışan
bölgeyi bularak her iki dronda bir uyarı verilmesini
sağlamaktadır. Ancak tahmin edilen yörünge kısa
olduğundan, uyarıdan sonra müdahale için 20 saniyeden
daha kısa bir süre kalmaktadır. Bu süre uygun bir çözüm
bulunması ve uygulanması için yeterli değildir. Sonuç
olarak, yörüngesi önceden bilinmeyen dronların
kaçınmasını sağlamanın tek yolunun hava aracına
entegre bir “algıla ve sakın” sistemi olduğu; dolayısıyla
insansız hava araçları arasındaki çakışmaları taktik
olarak önlemenin çok zor olduğu ancak, uçuş planı olan
İHA’lar arasında yörünge tahminleri daha kolay
yapılabileceğinden stratejik bir çakışma tespit aracının
kullanılabileceği ifade edilmiştir (Reinquin & Dallard
2018).
İnsansız hava araçları, uçaklar gibi öngörülebilir
performans değerlerine sahip değildir. Hızları düşük
olduğundan çok daha iyi manevra yapabilir, aniden
hızlanıp yavaşlayabilir, kolayca yükselip alçalabilirler. Bu
nedenle öngörülebilirlikleri (predictibility) çok daha
zordur. Örneğin, Eurocontrol, uçak performans modeli
BADA (Base of aircraft data) ile hava araçlarının gerçek
performans değerlerine ait bir veri tabanı oluşturmuştur.
Şekil 8. Çakışma ve çakışma alanı
Bu veri tabanı birçok çalışmada, simülasyonlarda,
hatta gerçek ATM sistemlerinde rota tahmini ve
performans hesaplamaları için kullanılabilmektedir.
Oysaki insansız hava araçları ile ilgili böyle bir veri tabanı
henüz oluşmuş değildir. Öngörülebilirliklerinin zor
olması ve performansları ile ilgili bir veri tabanının
henüz oluşmamış olması nedeniyle yörünge tahminleri
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
17
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
ve çakışma tespitleri tahminleri için kullanılan yöntemler
etkin bir şekilde kullanılamayabilir. Ancak CLASS projesi
kapsamında çakışma ile ilgili yapılan çalışmalardan elde
edilen sonuç itibari ile kentsel hava sahasını kullanacak
İHA’ların bir uçuş planına ve rotaya sahip olması,
çakışmaları daha doğru ve daha erken tahmin edebilmeyi
mümkün kılacaktır. Ayrıca büyük dronların, IFR
koşullarda uçuş gerçekleştiren VFR trafiklere benzer
davranışlar sergilemesi beklenmektedir (SESAR
Roadmap for the Safe Integration of Drones, 2018).
Çünkü manevra kabiliyetleri küçük dronlar kadar kolay
olmayacaktır. Bu da çarpışmaları durumunda küçüklere
göre daha büyük tehlike oluşturabilecek boyutlardaki
İHA’ların çakışmalarını erken tahmin etmede avantaj
sağlayacak, müdahale için daha uzun bir süre
bırakacaktır.
3. SONUÇLAR
Yeni teknolojiler, beraberinde yeni ihtiyaçları da
getirir. Bu açıdan insansız hava aracı sistemleri trafik
yönetimi (İTY), mevcut hava trafik yönetiminden (HTY)
farklı olacaktır. Ancak yeni teknolojilerle birlikte mevcut
HTY teknolojileri, İTY ihtiyaçları için çözümler sunabilir.
Mümkün olduğunca uzun yıllar deneyimlenmiş ve
doğrulukları test edilmiş teknolojilerin kullanımı, yeni
sistemlere olan güveni de artıracaktır.
Bu çalışmada, insansız hava araçlarının ve ileride
hayatımıza girmesi beklenen kişisel hava araçlarının
yerleşim yerleri üzerinde oluşturacağı kentsel hava
hareketliliğinin emniyeti için gerekli olan hizmetler ve
sistemler, mevcut HTY sistemleri ışığında
değerlendirilmiştir.
Daha emniyetli ve etkin bir kentsel hava sahası için
gerekli olan hizmetlerden çakışma çözümü için
kullanılan yörüngenin tahmini, çakışma tespiti ve
sunulacak çözümü için farklı makine öğrenmesi
yöntemleri ve farklı algoritmalar kullanılarak sonuçlar
karşılaştırılabilir. Yörünge tahmininde doğrusal
regresyon yerine kalman filtresi, çakışma tespitinde ve
çözümlerinde konvolüsyonel veya tekrarlayan sinir
ağları gibi derin öğrenme yöntemleri kullanılarak farklı
çalışmalar yapılabilir.
Otonom, yarı otonom ve uzaktan pilotlu gibi birçok
türü bulunan kentsel hava sahası araçlarının kontrolü,
yüksek yüzeyde bir veri iletimi gerektireceğinden ve söz
konusu hava sahası yerleşim yerleri üzerinde
olacağından, siber saldırılara karşı yüksek düzeyde
güvenlik önlemlerinin alınması şarttır. Örneğin komuta-
kontrol veri bağlantısında yaşanacak bir sorun hava
aracının kontrolden çıkmasına neden olabilirken; ADS-B
yayınlarının spoofing saldırılarına açık olması, yalnızca
konum ve tanımlama sorunlarını değil, algıla ve sakın
sistemleri ile ilgili sorunları da beraberinde getirebilir.
Bu çalışma ile insansız hava araçlarının havacılıkta
açmış olduğu yeni ve çok geniş alanın bir parçası olan
kentsel hava hareketliliğine ilişkin bazı ihtiyaçlara, yeni
teknolojilerle birlikte HTY perspektifinden çözüm
sunulmaya çalışılmıştır. Çalışmalara, bahse konu araçlar
hayatımıza girmeden önce başlamak, çağın ve
teknolojinin gerisinde kalmamak adına büyük önem arz
etmektedir.
Yazarların Katkısı
Bu makalede yazarların katkısı eşittir.
Çıkar Çatışması Beyanı
Yazarlar arasında herhangi bir çıkar çatışması
bulunmamaktadır.
Araştırma ve Yayın Etiği Beyanı
Yapılan çalışmada araştırma ve yayın etiğine uyulmuştur.
KAYNAKÇA
Baran, M. (2011). Hava Trafik Hizmetleri Ders Notları
(ICAO Annex 2). Ankara: DHMİ Genel Müdürlüğü,
Seyrüsefer Dairesi Başkanlığı, 10-11.
Bosson, C.S. & Lauderdale, T.A. (2018). Simulation
Evaluations of an Autonomous Urban Air Mobility
Network Management and Separation Service. 2018
Aviation Technology, Integration, and Operations
Conference, Atlanta, ABD 6-10.
Boun (Boğaziçi Üniversitesi) Jeodezi Anabilim Dalı.
(2022).
https://jeodezi.boun.edu.tr/sites/jeodezi.boun.edu.t
r/files/dosyalar/files/GPS_BUKRDAE_GED.pdf
(Erişim tarihi: 23.02.2022)
Defence Turkey (2021). Düşük RKA’lı Hava Hedefi
Tespitinde KUŞRAD’dan GÖZCÜ’ye Giden
Süreç.https://www.defenceturkey.com/tr/icerik/tu
bitak-bilgem-radar-teknolojileri-4500 (Erişim tarihi:
10.02.2022)
DFS (Deutsche Flugsicherung) (2022). Digital platform
for unmanned aviation. http://www.dipul.de/
(Erişim tarihi: 01.03.2022)
DHMİ Genel Müdürlüğü (2022). Elektronik Dairesi
Başkanlığı.
https://www.dhmi.gov.tr/Sayfalar/ElektronikHizme
tleri/RadarSistemleriSbMd/Sistemler.aspx (Erişim
tarihi: 20.02.2022)
EMBENTION (2021). Detect&Avoid-DAA: The power of
combining multiple sensors. Web:
https://www.embention.com/news/detect-avoid/
(Erişim tarihi: 12.03.2022)
EUROCAE (2017). Working Group 105 (Unmanned
Aircraft Systems – UAS), Focus Area UTM - Report:
Identification and Geo-Fencing for Open and Specific
UAV Categories. Paris, Fransa.
EUROCONTROL (Avrupa Hava Seyrüsefer Emniyeti
Teşkilatı) (2018, Kasım). UAS ATM Integration
Operational Concept. Brüksel: Eurocontrol,
Directorate of European Civil-Military Aviation
(DECMA), 5-45.
ICAO (Uluslararası Sivil Havacılık Teşkilatı) (2016). Doc
4444 Procedures for Air Navigation Services - Air
Traffic Management (16. baskı). Montreal, Kanada:
ICAO, 6.
Kahveci, M. & Can, N. (2017). İnsansız Hava Araçları:
Tarihçesi, Tanımı, Dünyada ve Türkiye’deki Yasal
Durumu. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim Ve
Teknoloji Dergisi, 5(4), 2-5. 40.
Paşaoğlu, C. (2010). Uçak Transponder Sinyalleriyle Uçak
Pozisyonunun Hiperbolik Konumlandırılması.
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi– 2022; 4(1); 08-18
18
Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi
Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü, Ankara, 26.
Paşaoğlu, C. & Akçam, N. (2011). Uçak Transponder
Sinyalleriyle Uçak Pozisyonunun Hiperbolik
Konumlandırılması. Bilişim Teknolojileri Dergisi, 4(2),
36.
Pilot Institute (2021). How Accurate Are Drone
Altimeters? https://pilotinstitute.com/drone-
altimeters/ (Erişim tarihi: 01.03.2022)
Reinquin, P. & Dallard, H. (2018). CLASS (Clear Air
Situation For UAS): Tactical Deconfliction Report, 8-
25. CORDIS, EU Research Results.
Sathyamoorthy, D., Shafii, S., Amin, Z. F. M., Jusoh, A. & Ali,
S. Z. (2015). Evaluation of the accuracy of global
positioning system (GPS) speed measurement via GPS
simulation. Science & Technology Research Institute
for Defence (STRIDE), 8, 121–128.
SESAR Joint Undertaking (2018). European ATM Master
Plan - Roadmap for the Safe Integration of Drones into
All Classes of Airspace. Brüksel: SESAR JU, 8-29
SESAR IMPETUS (2019). Information Management
Portal to Enable Integration of Unmanned Systems.
https://www.sesarju.eu/projects/impetus (Erişim
tarihi: 01.03.2022)
SESAR JU (Joint Undertaking). (2019, Eylül). CORUS
(Concept of Operations for European UTM Systems):
U-space Concept of Opeations Enhanced Overview.
Brüksel: Eurocontrol, 4-13. 62.
SESAR U-Space Blueprint (2017). Brüksel: SESAR Joint
Undertaking, 2-5.
Seyrüseferim (2020). https://seyruseferim.com/tcas-
nedir/ (Erişim tarihi: 12.03.2022)
SHGM (Sivil Havacılık Genel Müdürlüğü) (2019). İnsansız
Hava Aracı Sistemleri Talimatı (SHT-İHA), 1-20.
SHGM (Sivil Havacılık Genel Müdürlüğü) (2005). Hava
Seyrüsefer Hizmet Sağlayıcıları Tarafından Risk
Değerlendirme ve Azaltma Yöntemlerinin
Kullanılmasına Dair Talimat (SHT 65-04). Ankara:
Sivil Havacılık Genel Müdürlüğü, 1.
TÜBİTAK, BİLGEM (2016). KUŞRAD-Kuş Tespit Radarı.
https://bilgem.tubitak.gov.tr/tr/icerik/kusrad-kus-
tespit-radari (Erişim tarihi: 28.02.2022)
UST (Unmanned System Technology) (2022). Sense and
Avoid Systems Overview.
https://www.unmannedsystemstechnology.com/ex
po/sense-avoid-systems/ (Erişim tarihi: 12.03.2022)
Wang, J., Zou, Y., & Ding, J. (2020). ADS-B spoofing attack
detection method based on LSTM. EURASIP Journal on
Wireless Communications and Networking,
160(2020), 1.
© Author(s) 2022.
This work is distributed under https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
