Escalar las operaciones de BVLOS a través de una sólida infraestructura de conectividad y autonomía

Las operaciones con drones de BVLOS tienen un inmenso potencial para transformar la forma en que vivimos y trabajamos, ofreciendo soluciones innovadoras en una amplia gama de industrias, incluidas la logística, la agricultura y la inspección. Estas operaciones avanzadas tienen la capacidad de aumentar la eficiencia, reducir los costos y ampliar el alcance de varios servicios.

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A medida que la industria pasa a las operaciones automatizadas de BVLOS, una de las consideraciones más importantes que no hace falta decir es la seguridad. Al contar con una solución de comunicación confiable y siempre activa que brinde un rendimiento sólido, la transmisión de datos flexible será imprescindible para operaciones más seguras. ¡Considera la posibilidad de volar un dron de forma remota sin saber dónde se encuentra realmente el dron o con retraso!

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En una sesión de NestGen '23, conversamos con Yoav Amitai, director ejecutivo de Evidencia, una plataforma de conectividad dedicada a ofrecer conectividad extremadamente confiable, de gran ancho de banda y en tiempo real, incluso en las áreas más desafiantes y remotas. Yoav analiza los desafíos actuales, así como las soluciones de conectividad que se necesitarían para hacer realidad las operaciones de BVLOS.
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^{¿Qué es exactamente BVLOS? ¿En qué se diferencia de VLOS o EVLOS?}

Antes de profundizar en las soluciones de conectividad, analicemos las diferencias entre las operaciones de VLOS, EVLOS y BVLOS. Según la definición:

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• VLOS, o línea de visión visual, se refiere a las operaciones con drones en las que la aeronave vuela dentro de la línea de visión visual del piloto al mando (PIC), con el VO «ubicado en el mismo lugar» y en comunicación directa con el PIC.
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• EVLOS, o línea de visión visual extendida, es una operación de UAS en la que el piloto y/u observador mantienen una conciencia visual constante del espacio aéreo. La aeronave puede volar fuera de la vista del PIC, pero debe permanecer dentro del alcance visual del VO en todo momento, con el PIC al mando en todo momento.
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• BVLOS o Más allá de la línea de visión visual son operaciones en las que la aeronave vuela más allá de la vista directa de la aeronave por parte del PIC o VO.
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Sin embargo, como menciona Yoav,»Determinar la distancia precisa a la que una operación se considera VLOS, EVLOS o BVLOS no es realista porque depende de una variedad de factores, como el tamaño del avión no tripulado, el terreno o el paisaje, las condiciones climáticas y las regulaciones». Incluso si el dron está dentro del alcance, cualquier obstáculo o interferencia entre el operador y el dron puede hacer que la operación sea una operación BVLOS. Además, si un solo operador controla varios drones, incluso si se encuentran dentro del alcance de los VLOS, las autoridades reguladoras pueden seguir considerando la operación BVLOS debido a la creciente complejidad de la operación, que necesariamente implica medidas de seguridad y certificaciones adicionales».

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^{Desafíos en las operaciones con drones de BVLOS}

Ahora que las definiciones están claras, Yoav profundiza en los tres principales desafíos tecnológicos asociados con las operaciones con drones de BVLOS:

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• Gestión del espacio aéreo: Las operaciones de BVLOS requieren una gestión eficaz del espacio aéreo, especialmente en entornos en los que varios operadores operan en el mismo espacio aéreo. Garantizar la comunicación entre los operadores para evitar conflictos o colisiones y gestionar los vehículos con y sin tripulación en el mismo espacio aéreo son desafíos importantes que deben abordarse.
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• Conectividad: Por último, las operaciones del BVLOS requieren una conectividad consistente y confiable entre el dron y el operador, especialmente cuando el dron recorre largas distancias. La comunicación en tiempo real es necesaria para una variedad de aplicaciones, incluida la seguridad, inspección, y la agricultura, y mantener la conectividad se convierte en un desafío fundamental en las operaciones de BVLOS.
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• Autonomía: Las operaciones de BVLOS a gran escala requieren eliminar el factor humano del circuito. Esto implica desarrollar un software autónomo capaz de operar flotas de drones de manera eficiente y segura, reduciendo los costos laborales y aumentando la productividad. Autonomía de drones puede mejorar las medidas de seguridad al reducir los errores humanos y hacer que el sistema sea más confiable.
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En esta entrada del blog profundizaremos en dos de los principales desafíos y recomiende soluciones para resolver problemas de conectividad y permitir operaciones autónomas.

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^{Mantener una conexión confiable entre el dron y la estación terrestre}

Se ha establecido que la comunicación y la transmisión de datos confiables son fundamentales para administrar el espacio aéreo, mantener la autonomía y superar los desafíos tecnológicos, particularmente cuando el dron está fuera del rango de comunicación directa por radiofrecuencia con el PIC. Entonces, ¿cuáles son las opciones de conectividad? Vamos a explorar:

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RF patentado punto a punto estándar

Método de comunicación inalámbrica común que establece una red directa y cerrada entre el operador y el dron, lo que permite la comunicación y el control en tiempo real. Sin embargo, estos sistemas tienen varias limitaciones, especialmente en las operaciones del BVLOS:

• Para empezar, su alcance limitado los hace inadecuados para operaciones de largo alcance, lo que limita el alcance de la misión.
  
  
• Son susceptibles a las interferencias, especialmente en áreas densamente pobladas donde muchos dispositivos inalámbricos utilizan las mismas frecuencias, como 2,4 o 5,8 gigahercios.
  
  
• Como estos sistemas generan una red local, no son adecuados para soluciones conectadas a la nube ni para la integración de aplicaciones adicionales, lo que limita el alcance general de la misión.
  
  
• El consumo de energía de estos sistemas también es alto en comparación con otras soluciones, lo que puede limitar la duración de la misión.
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Satcom

La comunicación por satélite es otra opción para la comunicación inalámbrica en las operaciones con drones. Aunque proporcionan una buena cobertura, tienen un montón de limitaciones:

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• Un problema importante es el ancho de banda limitado disponible, que puede dificultar la transmisión de datos en tiempo real, especialmente datos de vídeo. Debido al ancho de banda limitado, la calidad y la latencia del vídeo son muy bajas.
  
  
• La comunicación por satélite puede ser costosa, lo que puede no ser económicamente viable para algunos casos de uso de drones.
  
  
• En cuanto a las soluciones disponibles en el mercado, la mayoría de ellas son demasiado grandes o demasiado voluminosas para su uso en drones. Los que permiten la transmisión junto con el C2 y la telemetría suelen pesar alrededor de 1,5 kilogramos. Esto limita la capacidad de carga útil del dron y reduce su rendimiento general.

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Celular/móvil:

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Trabajar en una infraestructura celular pública, principalmente LTE y 5G/4G, es la opción de comunicación inalámbrica más rentable y productiva para las operaciones de BVLOS. Las siguientes son algunas de las ventajas de usar este método:

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• Su capacidad para soportar topologías de enjambre para la comunicación. Puede adaptarse a la topología de uno a varios o de uno a uno, lo que ofrece una mayor flexibilidad en las operaciones con drones.

• No requiere línea de visión ni una estación de control terrestre, y no hay límite de alcance. Esto lo hace ideal para operaciones de BVLOS a larga distancia, ya que el sistema de comunicación es capaz de operar en varios países y continentes, a la vez que mantiene una alta calidad de ancho de banda y latencia.

• La infraestructura celular está ampliamente disponible, y las estimaciones indican que cubre entre el 85 y el 92% del mundo, lo que la convierte en una opción accesible y confiable para las operaciones de BVLOS.

• Funciona en la infraestructura de Internet, lo que permite el uso de aplicaciones SaaS que permiten la transmisión de datos en tiempo real y el análisis de datos a través de la nube.

• Los módulos y la infraestructura de comunicación celular están diseñados para funcionar en dispositivos con batería, lo que los hace livianos, de bajo consumo y menos exigentes en términos de espacio en el dron. Esto garantiza que no tenga ningún efecto sobre el rendimiento general o la estabilidad del dron, lo que lo convierte en una opción viable para obtener la certificación BVLOS.

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Yoav también destaca los desafíos de trabajar con el público infraestructura celular con gráficos de Ericsson y Qualcomm. «El desafío al que nos enfrentamos con la infraestructura celular es que está optimizada para la comunicación terrestre y no está diseñada para funcionar de manera eficiente a grandes altitudes», afirma. Las antenas están diseñadas para el teléfono convencional que se encuentra en tierra, donde se encuentran la mayoría de los suscriptores y donde los operadores tienen licencias para usar frecuencias específicas. Cuando se trabaja con drones, la comunicación se lleva a cabo en los lóbulos laterales de la antena, y estar justo encima de la torre de telefonía móvil puede provocar que la comunicación sea nula, lo que hace que la comunicación fiable sea un desafío importante».

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Yoav también comparte otro interesante análisis presentado por Verizon y la FAA denominado operación LTE aerotransportada (ALO), que descubrió que la red de Internet celular es capaz de soportar suficientemente el control de los sistemas aéreos no tripulados y la comunicación sin carga útil por debajo de los 500 pies. Si bien esto demuestra que la infraestructura puede funcionar a esas alturas, todavía hay puntos ciegos en los que no hay red disponible.

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^{Cómo Elsight Halo resuelve los desafíos de conectividad}

Para combatir los desafíos de las redes celulares públicas, Yoav sugiere un enfoque multired, que es exactamente lo que el producto de Elsight: Halo ofertas. Al agrupar todos los enlaces IP disponibles (solución 4 veces para redes móviles o tarjetas SIM RF X con conmutación por error de enlace) en un enlace único, el sistema de Elsight optimiza los canales de comunicación de los drones, garantizando que los datos y los comandos puedan transmitirse y recibirse en tiempo real con gran fiabilidad. Esto permite una mejor cobertura desde el punto de vista estadístico con una comunicación más fiable, lo que Yoav denomina «confianza en la conexión.«

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Este enfoque supera los desafíos de una infraestructura de conectividad única al proporcionar una mayor redundancia y una conexión más confiable para los drones, incluso en áreas donde la cobertura puede ser limitada u obstruida.
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Como la primera solución de conectividad impulsada por inteligencia artificial, Halo cuenta con un tamaño pequeño, un diseño liviano y un consumo de energía inferior a la mitad del de una bombilla de cocina promedio. Esta innovadora solución permite ahorrar tamaño, peso y energía (SWaP) y, al mismo tiempo, ofrece capacidades de comunicación integradas.

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^{Necesidad de autonomía para escalar las operaciones de BVLOS}

Como mencionó Yoav, el tercer desafío serían las operaciones autónomas. A medida que la empresa de drones continúe expandiéndose, también lo hará la demanda de soluciones rentables y eficientes que puedan operar a gran escala.
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La autonomía contribuye significativamente a esto al reducir los costos laborales y aumentar la productividad, lo que hace que las operaciones con drones sean más viables desde el punto de vista económico. Además, eliminar el factor humano del circuito mejora significativamente la seguridad y la confiabilidad del BVLOS. A diferencia de los humanos, el software puede operar drones con precisión y consistencia, sin verse obstaculizado por la fatiga o los errores humanos.
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^{Cómo FlytBase automatiza las operaciones de sus drones}

Como solución de software empresarial basada en la nube, FlytBase permite a los operadores realizar operaciones con drones de forma remota y autónoma desde cualquier parte del mundo sin necesidad de estar presentes en el sitio. Las soluciones de conectividad, como Elsight Halo, permiten a los operadores aprovechar todo el potencial de la solución de software:

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• Gestión de vídeo: La plataforma permite a los operadores ver múltiples transmisiones de vídeo de alta calidad con una latencia ultrabaja, lo que facilita la supervisión y el control de las operaciones de los drones desde una ubicación remota. Los operadores también pueden compartir datos de vídeo en tiempo real con las partes interesadas ubicadas en otros lugares, lo que mejora la colaboración y la toma de decisiones. La plataforma también permite la integración con el VMS y otras transmisiones de vídeo estáticas, lo que proporciona a los operadores una visión completa de sus operaciones.
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• Administración de dispositivos: Las herramientas de administración de dispositivos de FlytBase permiten a los operadores administrar y monitorear toda su flota de drones, incluidas las estaciones de acoplamiento. La plataforma se integra con estaciones meteorológicas y herramientas de previsión meteorológica en tiempo real, como Windy, para permitir a los usuarios abortar una misión de forma autónoma en condiciones meteorológicas extremas, garantizando la seguridad del dron y las áreas circundantes.
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• Sincronización multimedia en la nube: Con el acceso a una conectividad decente, los usuarios pueden sincronizar sin problemas los medios de la tarjeta SD del dron con su almacenamiento en la nube privada. Una vez que el dron haya completado su misión, los usuarios pueden sincronizar los archivos multimedia de forma autónoma sin necesidad de intervención manual.
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• Integraciones para la habilitación de BVLOS: FlytBase también proporciona una integración perfecta con otras tecnologías como ADS-B, Detectar y evitar, sistemas y software de recuperación con paracaídas, como las plataformas UTM para el reconocimiento del espacio aéreo, que permiten a los operadores remotos obtener una visión holística de su entorno operativo y garantizar la seguridad de las operaciones.

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El siguiente diagrama muestra cómo FlytBase y Halo funcionan en conjunto.

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Para concluir, abrazar el futuro de Operaciones con drones BVLOS requiere un compromiso firme para desarrollar e implementar soluciones de software autónomas y de conectividad sólidas. Esto permite a las empresas aprovechar todo el potencial de esta tecnología innovadora, impulsando la innovación y el crecimiento en todos los sectores y, en última instancia, configurando un mundo más seguro y eficiente.