Ampliación de las operaciones BVLOS mediante una infraestructura robusta de conectividad y autonomía.

Las operaciones con drones más allá de la línea de visión (BVLOS) tienen un enorme potencial para transformar nuestra forma de vivir y trabajar, ofreciendo soluciones innovadoras en una amplia gama de sectores, como la logística, la agricultura y la inspección. Estas operaciones avanzadas tienen la capacidad de aumentar la eficiencia, reducir costes y ampliar el alcance de diversos servicios.

A medida que la industria avanza hacia operaciones BVLOS automatizadas, una de las consideraciones más importantes, y que resulta obvia, es la seguridad. Contar con una solución de comunicación fiable y siempre activa que ofrezca un rendimiento robusto y una transmisión de datos flexible será fundamental para operaciones más seguras. ¡Imagínese volar un dron de forma remota sin saber, o con retraso, dónde se encuentra realmente!

En una sesión de NestGen '23, tuvimos una conversación con Yoav Amitai, CEO de Elsight, una plataforma de conectividad dedicada a proporcionar conectividad extremadamente fiable, de alto ancho de banda y en tiempo real, incluso en las zonas más remotas y de difícil acceso. Yoav analiza los retos actuales, así como las soluciones de conectividad necesarias para hacer realidad las operaciones BVLOS.

¿Qué es exactamente BVLOS? ¿En qué se diferencia de VLOS o EVLOS?

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

• VLOS, o Línea Visual de Visión, se refiere a las operaciones con drones en las que la aeronave vuela dentro de la línea visual del Piloto al Mando (PIC), con el VO "ubicado en el mismo lugar" y en comunicación directa con el PIC.
• EVLOSEl vuelo con línea de visión extendida (Extended Visual Line of Sight, o VUESTRO) es una operación de UAS en la que el piloto y/o el observador mantienen una conciencia visual constante del espacio aéreo. La aeronave puede volar fuera del alcance visual del PIC, pero debe permanecer dentro del alcance visual del VO en todo momento, con el PIC al mando en todo momento.
• BVLOS o Más allá del alcance visual Son operaciones en las que la aeronave vuela más allá del alcance visual directo del piloto al mando o del observador virtual.

Sin embargo, como menciona Yoav, "Determinar la distancia precisa a la que una operación se considera VLOS, EVLOS o BVLOS es poco realista, ya que depende de diversos factores como el tamaño del dron, el terreno, las condiciones meteorológicas y la normativa. Incluso si el dron está dentro del alcance, cualquier obstáculo o interferencia entre el operador y el dron puede convertir la operación en BVLOS. Además, si un solo operador controla varios drones, aunque estén dentro del alcance VLOS, las autoridades reguladoras pueden considerar la operación como BVLOS debido a su mayor complejidad, que implica necesariamente medidas de seguridad y certificaciones adicionales.

Desafíos en las operaciones con drones más allá de la línea de visión (BVLOS)

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

• Gestión del espacio aéreo: Las operaciones BVLOS requieren una gestión eficaz del espacio aéreo, especialmente en entornos donde varios operadores operan en el mismo espacio aéreo. Garantizar la comunicación entre los operadores para evitar conflictos o colisiones, y gestionar tanto vehículos tripulados como no tripulados en el mismo espacio aéreo son desafíos importantes que deben abordarse.
• Conectividad: Finalmente, las operaciones BVLOS requieren una conectividad constante y confiable entre el dron y el operador, especialmente cuando el dron está recorriendo largas distancias. La comunicación en tiempo real es necesaria para una variedad de aplicaciones, incluyendo seguridad, inspeccióny la agricultura, y mantener la conectividad se convierte en un desafío crítico en las operaciones BVLOS.
• Autonomía: Las operaciones más allá de la línea de visión (BVLOS) a gran escala requieren eliminar la intervención humana. Esto implica desarrollar software autónomo capaz de operar flotas de drones de manera eficiente y segura, reduciendo los costos laborales y aumentando la productividad. Autonomía de los drones Puede mejorar las medidas de seguridad reduciendo el error humano y haciendo que el sistema sea más fiable.

En esta entrada del blog profundizaremos en dos de los desafíos clave y Recomendar soluciones para resolver problemas de conectividad y habilitar operaciones autónomas.

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Mantener una conexión fiable entre el dron y la estación terrestre.

Se ha comprobado que la comunicación y la transmisión de datos fiables son fundamentales para la gestión del espacio aéreo, el mantenimiento de la autonomía y la superación de los desafíos tecnológicos, especialmente cuando el dron se encuentra fuera del alcance de la comunicación directa por radiofrecuencia con el piloto al mando. Entonces, ¿cuáles son las opciones de conectividad? Analicemos:

RF estándar punto a punto patentada

Un método común de comunicación inalámbrica que establece una red directa y cerrada entre el operador y el dron, permitiendo la comunicación y el control en tiempo real. Sin embargo, estos sistemas tienen varias limitaciones, particularmente en operaciones más allá de la línea de visión (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 zonas densamente pobladas donde muchos dispositivos inalámbricos utilizan las mismas frecuencias, como 2,4 o 5,8 gigahercios.
  
  
• Debido a que 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 energético de estos sistemas también es elevado en comparación con otras soluciones, lo que puede limitar la duración de la misión.

Satcom

La comunicación por satélite es otra opción para la comunicación inalámbrica en operaciones con drones. Si bien ofrecen buena cobertura, presentan varias limitaciones:

• Un problema importante es el ancho de banda limitado, lo que dificulta la transmisión de datos en tiempo real, especialmente de vídeo. Debido a este ancho de banda limitado, la calidad y la latencia del vídeo son muy bajas.
  
  
• Las comunicaciones por satélite pueden resultar costosas, 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 son demasiado grandes o voluminosas para su uso en drones. Las que permiten la transmisión de vídeo junto con el control y la telemetría suelen pesar alrededor de 1,5 kilogramos. Esto limita la capacidad de carga útil del dron y reduce su rendimiento general.

Celular/Móvil:

Trabajar sobre la infraestructura celular pública, principalmente LTE y 5G/4G, es la opción de comunicación inalámbrica más rentable y productiva para operaciones más allá de la línea de visión (BVLOS). A continuación, se presentan algunos de los beneficios de utilizar este método:

• Su capacidad para admitir topologías de enjambre para la comunicación. Puede adaptarse a topologías de uno a muchos o de uno a uno, lo que ofrece mayor flexibilidad en las operaciones con drones.
• No requiere línea de visión ni estación de control terrestre, y no tiene limitaciones de alcance. Esto lo hace ideal para operaciones BVLOS de larga distancia, ya que el sistema de comunicación puede operar en múltiples países y continentes manteniendo un alto ancho de banda y una baja 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 fiable para las operaciones más allá de la línea de visión (BVLOS).
• Funciona sobre la infraestructura de internet, lo que permite el uso de aplicaciones SaaS que posibilitan la transmisión de datos en tiempo real y el análisis de datos a través de la nube.
• Los módulos e infraestructura de comunicación celular están diseñados para funcionar con baterías, lo que los hace ligeros, de bajo consumo y que ocupan menos espacio en el dron. Esto garantiza que no afecten al rendimiento ni a la estabilidad del dron, convirtiéndolo en una opción viable para la certificación BVLOS (más allá de la línea de visión).

Yoav también destaca los desafíos de trabajar con el público Infraestructura celular con gráficos de Ericsson y Qualcomm.. «El problema que enfrentamos con la infraestructura celular es que está optimizada para la comunicación terrestre y no diseñada para funcionar eficientemente a gran altitud», explica. «Las antenas están diseñadas para el teléfono móvil promedio en tierra, donde se encuentra la mayoría de los suscriptores y donde los operadores tienen licencias para usar frecuencias específicas. Al trabajar con drones, la comunicación se realiza a través de los lóbulos laterales de la antena, y estar directamente encima de la torre celular puede resultar en una comunicación nula, lo que convierte la comunicación confiable en un desafío importante».

Yoav también comparte otro análisis interesante presentado por Verizon y la FAA, denominado Operación LTE aerotransportada (ALO), que concluyó que la red de internet celular es capaz de soportar suficientemente el control de sistemas aéreos no tripulados y las comunicaciones sin carga útil por debajo de los 500 pies. Si bien esto demuestra que la infraestructura puede funcionar a esas alturas, aún existen zonas sin cobertura de red.

Cómo Elsight Halo resuelve los problemas de conectividad

Para combatir los desafíos de las redes celulares públicas, Yoav sugiere un enfoque de red múltiple, que es exactamente lo que ofrece el producto de Elsight. Haloofertas. Al agregar todos los enlaces IP disponibles (solución 4X celular o RF X SIM con conmutación por error de enlace) a un enlace combinado, el sistema de Elsight optimiza los canales de comunicación para drones, asegurando que los datos y comandos se puedan transmitir y recibir en tiempo real con alta confiabilidad. Esto permite una cobertura estadísticamente mejor con una comunicación más confiable, lo que Yoav llama una "confianza en la conexión."

Este enfoque supera los desafíos de una única infraestructura de conectividad al proporcionar una mayor redundancia y una conexión más fiable para los drones, incluso en áreas donde la cobertura puede ser limitada u obstruida.

Halo, la primera solución de conectividad impulsada por IA, destaca por su tamaño compacto, diseño ligero y un consumo energético inferior a la mitad del de una bombilla de cocina convencional. Esta innovadora solución optimiza el tamaño, el peso y el consumo energético (SWaP) a la vez que ofrece capacidades de comunicación integradas.

Necesidad de autonomía para ampliar las operaciones 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.

La autonomía contribuye significativamente a esto al reducir los costos laborales y aumentar la productividad, haciendo que las operaciones con drones sean más viables económicamente. Además, eliminar el factor humano del proceso mejora significativamente la seguridad y la confiabilidad de las operaciones más allá de la línea de visión (BVLOS). A diferencia de los humanos, el software puede operar drones con precisión y consistencia, sin verse afectado por la fatiga o el error humano.

Cómo FlytBase automatiza sus operaciones con 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 lugar del mundo sin necesidad de estar presentes físicamente. Las soluciones de conectividad, como Elsight Halo, permiten a los operadores aprovechar al máximo el potencial del software.

• Gestión de vídeo: La plataforma permite a los operadores visualizar múltiples transmisiones de vídeo de alta calidad con una latencia ultrabaja, lo que facilita la monitorización y el control de las operaciones con 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 VMS y otras transmisiones de vídeo estáticas, proporcionando a los operadores una visión completa de sus operaciones.
• Gestión de dispositivos: Las herramientas de gestión de dispositivos de FlytBase permiten a los operadores gestionar y monitorizar 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 de las zonas circundantes.
• Sincronización de medios en la nube: Con una buena conectividad, los usuarios pueden sincronizar fácilmente los archivos multimedia de la tarjeta SD del dron con su almacenamiento en la nube privado. Una vez que el dron haya completado su misión, los usuarios podrán sincronizar los archivos multimedia de forma autónoma sin necesidad de intervención manual.
• Integraciones para la habilitación de operaciones BVLOS: FlytBase también proporciona una integración perfecta con otras tecnologías como ADS-B, Detectar y evitar, sistemas de recuperación de paracaídas y software como plataformas UTM para el conocimiento del espacio aéreo que permiten a los operadores remotos obtener una visión integral de su entorno operativo, así como garantizar operaciones seguras.

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El siguiente diagrama muestra cómo funcionan FlytBase y Halo conjuntamente.

Para concluir, abrazando el futuro de Operaciones de drones BVLOS Requiere un compromiso firme con el desarrollo e implementación de soluciones de conectividad robustas y software autónomo. Esto permite a las empresas aprovechar todo el potencial de esta tecnología revolucionaria, impulsando la innovación y el crecimiento en todos los sectores y, en última instancia, creando un mundo más seguro y eficiente.