En el mundo en constante evolución de las operaciones con drones, uno de los desafíos más importantes reside en la navegación segura más allá del alcance visual (BVLOS). Operar BVLOS abre un sinfín de posibilidades para las industrias, pero también plantea una serie de consideraciones cruciales. La seguridad del vuelo y la mitigación de riesgos son de suma importancia, ya que la seguridad de las personas, los bienes y la propia aeronave no tripulada es primordial.
Actualmente, la mayoría operaciones BVLOS Se requiere la presencia de un observador visual (OV) atento que escanee diligentemente el cielo en busca de posibles obstáculos y peligros. Si detecta alguno, debe notificar inmediatamente al piloto remoto al mando para abortar la misión del dron. Por lo tanto, es evidente lo peligroso que puede ser cualquier fallo en la comunicación.
Durante uno de los Sesiones de NestGen'23Hablamos con Daniel O'Shea, Director de Ventas Globales y Éxito del Cliente en Iris Automation, una empresa dedicada a crear un entorno de aviación donde nunca dos aeronaves colisionen en el aire. Utilizan tecnología de visión de vanguardia basada en IA para reducir el riesgo de colisiones aéreas, lo cual es fundamental para operaciones seguras, escalables y eficientes en diversos sectores.
Tabla de contenido:
- Función de los observadores visuales en vuelos BVLOS (más allá de la línea de visión)
- ¿Qué es el sistema de detección y evitación (DAA)?
- Casia G: Sistema de detección y alerta terrestre de Iris Automation
- Ventajas de Casia G para operaciones autónomas de drones BVLOS (más allá de la línea de visión) con sistemas integrados.
- Integración con FlytBase para operaciones seguras con drones a distancia.
- Aprobaciones BVLOS con sistemas de detección y evitación
- Mucho más adelante
Función de los observadores visuales en vuelos BVLOS (más allá de la línea de visión)
Antes de profundizar en los detalles de los distintos tipos y tecnologías de detección y evitación (DAA, por sus siglas en inglés) disponibles, primero debemos comprender el papel de los observadores visuales y por qué son necesarios.
Por ejemplo, el Administración Federal de Aviación (FAA) En Estados Unidos, se especifican los requisitos operativos que deben cumplirse antes de volar sistemas de aeronaves no tripuladas. Se requiere que un observador visual desempeñe las siguientes funciones en todas las operaciones con drones que no cuenten con una exención según la Parte 107.33:
Fuente: https://www.govinfo.gov/content/pkg/CFR-2022-title14-vol2/pdf/CFR-2022-title14-vol2-sec107-31.pdf
Dan explica cómo este enfoque centrado en el ser humano puede requerir muchos recursos y, a la vez, limitar la monitorización continua. Lo ilustra con las siguientes imágenes:
Podría haber objetos en el área de operación del dron, como un pequeño parapente que no coopera y no emite ruido de motor. Puede ser difícil para un humano identificarlo con precisión y notificarlo al control remoto. piloto al mando (PIC).
Dan también cita un estudio de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle titulado "Detección y evaluación del potencial de colisión de aeronaves y pequeños sistemas aéreos no tripulados (sUAS) por observadores visuales", que afirma que:
“Durante 26 de las interceptaciones, los participantes sobreestimaron la duración disponible para la interceptación entre la aeronave y el sistema aéreo no tripulado (sUAS)... Este fue un hallazgo algo inquietante, ya que la tendencia del observador visual a sobreestimar el tiempo de respuesta disponible puede resultar en maniobras evasivas tardías o prevención de colisiones.
Un estudio de 2009 afirmó de manera concluyente que los observadores visuales tenían una capacidad relativamente baja para estimar con precisión la distancia y la altitud. Esta investigación valida aún más la conclusión de dicho estudio. Los operadores de UAS pequeños no deberían confiar únicamente en los observadores visuales para realizar juicios de separación de distancia, ya que los datos sugieren que la capacidad de los observadores visuales para estimar con precisión la distancia es extremadamente deficiente..”
Fuente: https://commons.erau.edu/ijaaa/vol4/iss4/4/
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Además, a medida que se expanden las operaciones con drones, imagínese la cantidad de recursos y personal necesarios para vigilar constantemente el cielo. Por lo tanto, es fundamental utilizar tecnologías e innovaciones más recientes para llevar a cabo operaciones más allá de la línea de visión (BVLOS) seguras y eficientes que no dependan de la visión humana.
Entonces, ¿cómo afrontamos este desafío?
Según Dan, la solución reside en la tecnología de detección y evitación basada en inteligencia artificial.
Entonces, ¿qué es el sistema Detect & Avoid (DAA)?
El sistema de detección y evasión (DAA) permite a los operadores detectar y evitar otras aeronaves y obstáculos de forma autónoma. Estos sistemas utilizan sensores, como radar, acústicos y visuales, para detectar y evitar obstáculos en el espacio aéreo.
Gracias a la tecnología DAA, los drones pueden operar de forma segura más allá del alcance visual, ampliando así su gama de capacidades y aplicaciones.
Aeronaves cooperativas y no cooperativas
Varios sistemas DAA disponibles en el mercado solo admiten aeronaves cooperativas. Los sistemas cooperativos incluyen aeronaves cuya ubicación y trayectoria en tiempo real están disponibles y se pueden visualizar. Integrar sistemas cooperativos en su concepto de operaciones (Conop) es ventajoso y refuerza su argumento general de seguridad.
Tener un A-DSB El uso de un receptor para mostrar el tráfico cooperativo es un paso positivo que no compromete la seguridad. Sin embargo, al realizar operaciones a mayor altitud y a largas distancias, depender únicamente de la detección cooperativa puede no proporcionar una cobertura completa.
Los vuelos no cooperativos, que carecen de dichos sistemas, suponen un desafío.
Dan señala: “El porcentaje exacto de vuelos no cooperativos en varios espacios aéreos es difícil de determinar, ya que varía entre países y regiones. Si bien algunas estimaciones sugieren alrededor del 15% En el espacio aéreo estadounidense, esta cifra de vuelos no cooperativos puede fluctuar significativamente según la ubicación, y ciertas zonas rurales pueden presentar una mayor prevalencia de aeronaves no cooperativas. Esto subraya la necesidad crítica de contar con tecnología eficaz de detección y evasión específicamente diseñada para la detección de aeronaves no cooperativas.
Tipos de sistemas DAA
Radar: Uno de los tipos más conocidos de tecnología de detección y evasión es el radar. Los sistemas de radar emiten ondas de radio que rebotan en los objetos del entorno y regresan al receptor. Estos sistemas pueden operar en cualquier condición meteorológica. Sin embargo, presentan desafíos como el alto costo del equipo, la interferencia de partículas y la contaminación lumínica a baja altitud, los elevados requisitos de potencia y las aprobaciones regulatorias adicionales.
Ventajas
Desventajas
- A bordo o en tierra
- De noche, apto para cualquier clima.
- Alcance de detección de 3 a 3,5 km
- Azimut de 120 grados, elevación de 45 grados por panel.
- Bien conocido por los reguladores
- Caro
- Desafiante de las partículas en el aire, la contaminación atmosférica a baja altitud
- La curvatura de la Tierra, así como los obstáculos terrestres, dificultan la visibilidad de las aeronaves que vuelan a baja altitud a distancias mayores.
- Alto SWaP
- Problemas de aceptación pública
- Requiere aprobaciones adicionales de organismos reguladores como la FAA en EE. UU.
AcústicoEstos sistemas utilizan micrófonos para detectar el sonido de otras aeronaves. Este tipo de sistema puede detectar aeronaves a una distancia de hasta 10 kilómetrosEsto la convierte en una opción eficaz para la detección a larga distancia. Los sistemas acústicos también son aptos para cualquier condición climática y requieren poca energía. Sin embargo, pueden presentar problemas de precisión posicional y es posible que no puedan distinguir entre aeronaves que se aproximan y las que se aproximan.
Ventajas
Desventajas
- A bordo o en tierra
- Sistema pasivo, no requiere aprobación de la FCC.
- Alcances de detección variables de 2 a 10 km.
- 360 grados PARA
- Apto para todo tipo de clima
- Baja potencia y menor peso
- Mayor aceptación pública
- precios má bajo
- Precisión posicional
- Los entornos con mayor nivel de ruido afectan al rendimiento.
- Más adecuado para operaciones con baja densidad de población y baja densidad de tráfico aéreo.
- No puede detectar globos, planeadores ni paracaidistas.
Óptico: Estos sistemas utilizan cámaras y otros sensores para detectar visualmente otras aeronaves. Son sistemas pasivos, lo que significa que no emiten señales que puedan interferir con otros equipos. Los sistemas ópticos ofrecen alta precisión y pueden distinguir fácilmente entre diferentes tipos de aeronaves. Sin embargo, su funcionamiento se ve limitado por las condiciones meteorológicas y requieren un cierto nivel de luz. Además, los sistemas ópticos tienen un alcance de detección limitado en comparación con el radar.
Ventajas
Desventajas
- A bordo o en tierra
- Sistema pasivo, no requiere aprobación de la FCC.
- Altas tasas de detección con capacidad de seguimiento de múltiples objetivos simultáneos.
- Buena detección a baja altitud.
- Menor consumo de energía, menor peso que el RADAR
- Campo de visión horizontal de 80 grados y vertical de 40 grados.
- 2,1 km a bordo, 2,8 km en tierra
- Mayor aceptación pública
- Clasificaciones precisas
- ¡Solo con luz natural (por ahora)!
- Desafiados por un clima más adverso
- Todavía existen preocupaciones sobre SWaP cuando se está a bordo.
Presentamos Casia G: el sistema de detección y alerta terrestre de Iris Automation.
Basado en la visión óptica, Casia G es un sistema de vigilancia terrestre de Iris Automation para monitorear continuamente el espacio aéreo y garantizar que las operaciones de UAS estén a salvo de aeronaves intrusas. Los sensores emplean la tecnología patentada de IA y visión artificial de Iris para proporcionar una Óptica completa, campo de visión de 360° para detectar y alertar sobre cualquier aeronave cooperativa o no cooperativa dentro de un Radio de 2 km desde la ubicación del sensorSu sistema:
- Desinfecta el espacio aéreo para el entorno operativo de los UAS.
- Tiene la capacidad de extenderse para un alcance ilimitado utilizando múltiples nodos.
- No se aburre, se cansa ni se distrae como los observadores visuales humanos (OV).
- Reserva la potencia y la carga útil del UAS
¿Cómo beneficia este sistema a las operaciones autónomas de drones BVLOS (más allá de la línea de visión) en una caja?
Los sistemas de detección y evasión de drones terrestres (DAA), como el Casia G, están generando gran interés debido a su simplicidad y a que mantienen el tamaño, el peso y el consumo de energía (SWAP) de la aeronave. No requieren una integración compleja en el sistema de control de vuelo y proporcionan la visualización necesaria del espacio aéreo. El alcance de vigilancia del Casia G también se puede ampliar añadiendo unidades adicionales para formar una red de nodos de detección y una malla.
Estos sistemas podrían colocarse fácilmente junto a Drone-en-una-caja (DIAB) soluciones en las ubicaciones más remotas, que permiten operaciones repetitivas autónomas dentro de un espacio aéreo controlado evitando colisiones.
Integración con FlytBase para operaciones seguras con drones remotos.
FlytBase es una plataforma de software empresarial que facilita operaciones totalmente automatizadas más allá de la línea de visión (BVLOS) utilizando sistemas de drones en una caja desde centros de mando remotos.
Al integrarse con el sistema Casia G, el panel de control FlytBase proporciona datos en tiempo real sobre aeronaves intrusivas, incluyendo su tipo, telemetría en vivo y ubicación en el mapa. Los operadores de drones remotos pueden monitorear el estado y el radio del sensor Casia G y recibir alertas inmediatas si se detectan aeronaves no autorizadas dentro de su área de operación.
Para garantizar vuelos BVLOS seguros, FlytBase ofrece varias funciones de seguridad, incluidas configuraciones a prueba de fallos para emergencias como pérdida de enlace RC, batería baja o problemas de conexión a Internet. En tales casos, el dron regresa de forma autónoma a la estación de acoplamiento. Además, los operadores pueden crear Zonas de exclusión aérea (NFZ) para evitar la entrada de drones en el espacio aéreo restringido, mejorando la seguridad general del vuelo y el cumplimiento.
Leer más: https://dronedj.com/2022/11/14/flytbase-bvlos-drone-iris-automation/
Aprobaciones BVLOS con sistemas de detección y evitación
La FAA ha introducido un enfoque inteligente al incorporar el "protección" en sus exenciones, reconociendo que volar a menos de 50 pies del suelo o de una estructura probablemente sea más seguro para otras aeronaves. Para lograr vuelos BVLOS verdaderos, la La FAA exige algún tipo de sistema de detección y evasión., ya sean cooperativas o no cooperativas, integradas en las operaciones.
Si bien algunas compañías han obtenido permisos para volar a una altitud de hasta 1000 pies sobre el nivel del suelo, la limitación de 50 pies puede resultar restrictiva y potencialmente peligrosa para ciertas operaciones. El objetivo principal de incorporar un sistema DAA es superar el límite de 50 pies, como ya lo han hecho algunos clientes con tecnología similar a la nuestra.
Este concepto se aplica no solo a la FAA, sino también a otros organismos reguladores como Transport Canada y EASA. Actualmente, se están emitiendo varias exenciones que establecen un nuevo estándar para el uso de sistemas y estrategias de detección y evasión según la normativa 107.31 de la FAA.
También es necesario describir las medidas de mitigación que se implementarán en caso de pérdida de la capacidad de detección y evasión. Esto puede incluir la implementación de sistemas redundantes o un plan claro sobre cómo el UAV evitará obstáculos y otras aeronaves en caso de pérdida de dicha capacidad. Es importante colaborar con los organismos reguladores para garantizar que las medidas de mitigación propuestas sean aceptables y proporcionen un nivel de seguridad adecuado.
Recientemente, Aerodyne, un proveedor líder de soluciones empresariales con drones, ha... Se obtuvo con éxito una exención bajo la Parte 107.31 de la FAA con la ayuda del sistema de detección y evasión Casia G y la plataforma FlytBase Realizar operaciones con drones en la planta de fabricación de P&G en Lima, Ohio, sin la presencia de observadores visuales.
Muy por delante
Si bien la observación visual humana sigue siendo importante, las soluciones tecnológicas ofrecen escalabilidad y ventajas significativas. Estas soluciones deben considerarse medidas de mitigación tácticas que complementan otros protocolos de seguridad. Las cámaras, los sensores y las tecnologías de seguridad avanzadas proporcionan mayor precisión, monitorización continua y respuestas en tiempo real, lo que mejora la seguridad de las operaciones con drones y abre la puerta a aplicaciones más avanzadas en el futuro.
La continua innovación y el avance en la tecnología DAA serán esenciales para gestionar situaciones complejas de manera eficaz, mitigar riesgos e integrar de forma segura los drones en la tercera dimensión del mundo.
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