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En el mundo en constante evolución de las operaciones con drones, uno de los desafíos más importantes reside en navegar de forma segura más allá de la línea de visión (BVLOS). Operar el BVLOS abre un sinfín de posibilidades para las industrias, pero también aporta una serie de consideraciones cruciales. Entre estas consideraciones, la seguridad de los vuelos 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.
En la actualidad, la mayoría Operaciones de BVLOS requieren la presencia de un observador visual (VO) vigilante que escanee diligentemente los cielos en busca de posibles obstáculos y peligros. Si se topan con uno, deben avisar inmediatamente al piloto remoto que esté al mando para que aborte la misión actual del dron. Por lo tanto, no hace falta decir lo peligroso que puede ser cualquier forma de interrupción de la comunicación.
Durante una de las NestGen'23 sesiones, hablamos con Daniel O'Shea, director de ventas globales y éxito de clientes de Iris Automation, una empresa dedicada a crear un entorno de aviación en el que no choquen dos aviones en el aire. Aprovechan la tecnología de visión vanguardista basada en la inteligencia artificial para reducir el riesgo de colisiones aéreas, algo fundamental para que las operaciones sean seguras, escalables y eficientes en diversos sectores.
Tabla de contenido:
- El papel de los observadores visuales en los vuelos de BVLOS
- ¿Qué es el sistema Detect & Avoid (DAA)?
- Casia G: el sistema terrestre de detección y alerta de Iris Automation
- Beneficios de Casia G para las operaciones autónomas de drones en una caja de BVLOS
- Integración con FlytBase para operaciones remotas seguras con drones
- Aprobaciones BVLOS con sistemas de detección y evitación
- Muy por delante
Papel de los observadores visuales en los vuelos de la BVLOS
Antes de profundizar en los detalles de los distintos tipos y tecnologías de detección y evitación (DAA) disponibles, primero debemos entender el papel de los observadores visuales y por qué son necesarios.
Por ejemplo, el Administración Federal de Aviación (FAA) en los Estados Unidos especifica los requisitos operacionales que deben cumplirse antes de volar sistemas de aeronaves no tripuladas. Se exige que un observador visual desempeñe las siguientes funciones en todas las operaciones con drones que no cuenten con la exención de 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 las personas puede consumir muchos recursos y ser limitado en términos de monitoreo continuo. Lo ilustra con las siguientes imágenes:
Podría haber objetos en el área de operación del dron, como un pequeño parapente que no coopera y sin ruido de motor. Puede resultar difícil para una persona identificarlo con precisión y avisar al mando 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 sistemas de aeronaves no tripuladas pequeñas (sUAS) mediante observadores visuales», que afirma que:
«Durante 26 de las interceptaciones, los participantes sobreestimaron la duración disponible para la interceptación entre el avión y el SUAS... Este fue un hallazgo un tanto inquietante, ya que la tendencia del observador visual a sobreestimar el tiempo de respuesta disponible puede provocar demoras en las maniobras evasivas o prevención de colisiones.
[Un estudio de 2009] afirmó de manera concluyente que los observadores visuales eran relativamente deficientes para estimar con precisión la distancia y la altitud. Esta investigación valida aún más la conclusión [de ese estudio]... Los pequeños operadores de UAS no deben confiar únicamente en los observadores visuales para emitir juicios de separación de distancia, ya que los datos sugieren que la capacidad del observador visual para estimar la distancia con precisión es extremadamente deficiente.».
Fuente: https://commons.erau.edu/ijaaa/vol4/iss4/4/
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Además, a medida que se amplíen las operaciones con drones, imagine la cantidad de recursos y personal que se necesitarían para vigilar constantemente el cielo. Por lo tanto, es fundamental utilizar tecnologías e innovaciones más nuevas para llevar a cabo operaciones de BVLOS seguras y eficientes que no dependan de la visión humana.
Entonces, ¿cómo abordamos el desafío?
La solución, según Dan, está en la tecnología Detect & Avoid impulsada por la inteligencia artificial.
Entonces, ¿qué es el sistema Detect & Avoid (DAA)?
El sistema de detección y evitación (DAA) permite a los operadores detectar y evitar otras aeronaves y obstáculos de forma autónoma. Estos sistemas utilizan sensores, como los de radar, acústicos y visuales, para detectar y evitar obstáculos en el espacio aéreo.
Con la tecnología DAA, los drones pueden operar de forma segura más allá de la línea de visión visual, ampliando su gama de capacidades y aplicaciones.
Aeronaves cooperativas y no cooperativas
Varios sistemas DAA disponibles en el mercado solo admiten aviones cooperativos. Los sistemas cooperativos incluyen aeronaves cuya ubicación y trayectoria en tiempo real están disponibles, son conocidas y se pueden mostrar. Integrar los sistemas cooperativos en su concepto de operaciones (Conop) es ventajoso y refuerza su argumento de seguridad general.
Tener un A-DSB El receptor para mostrar el tráfico cooperativo es un paso positivo que no obstaculiza la seguridad. Sin embargo, cuando se realizan operaciones a altitudes más altas y a largas distancias, es posible que confiar únicamente en la detección cooperativa no brinde una cobertura completa.
Los vuelos no cooperativos, que carecen de dichos sistemas, representan 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% vuelos no cooperativos en el espacio aéreo de EE. UU., esta cifra puede fluctuar significativamente según la ubicación, y ciertas áreas rurales pueden tener una mayor prevalencia de aviones no cooperativos. Esto pone de relieve la necesidad imperiosa de utilizar el sentido común y evitar la tecnología orientada específicamente a la detección no cooperativa».
Tipos de sistemas DAA
Radar: Uno de los tipos más conocidos de tecnología para detectar y evitar es el radar. Los sistemas de radar emiten ondas de radio que rebotan en los objetos del entorno y regresan al receptor del radar. Los sistemas de radar de detección y evitación pueden funcionar en todas las condiciones climáticas. Sin embargo, se enfrenta a desafíos como el elevado coste de los equipos, el problema de las partículas y el desorden a baja altitud, los requisitos de alta potencia y las aprobaciones reglamentarias adicionales.
Acústico: Estos sistemas utilizan micrófonos para detectar el sonido de otras aeronaves. Este tipo de sistema puede detectar aeronaves a una distancia de hasta 10 kilómetros, lo que la convierte en una opción eficaz para la detección a larga distancia. Los sistemas acústicos también son aptos para todo tipo de clima y tienen bajos requisitos de energía. Sin embargo, pueden tener problemas con la precisión posicional y es posible que no puedan distinguir entre las aeronaves entrantes y salientes.
Óptico: Estos sistemas utilizan cámaras y otros sensores para detectar visualmente otras aeronaves. Estos sistemas son pasivos, lo que significa que no emiten ninguna señal que pueda interferir con otros equipos. Los sistemas ópticos ofrecen una alta precisión y pueden distinguir fácilmente entre diferentes tipos de aeronaves. Sin embargo, están limitados por las condiciones climáticas y requieren un cierto nivel de luz para funcionar de manera efectiva. Los sistemas ópticos también tienen un rango de detección limitado en comparación con el radar.
Entre en Casia G: el sistema terrestre de detección y alerta 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 del UAS estén a salvo de las aeronaves intrusas. Los sensores emplean la tecnología patentada de visión artificial e inteligencia artificial de Iris para proporcionar una óptico completo, campo de visión de 360° para detectar y alertar a cualquier aeronave cooperativa o no cooperativa dentro de un Radio de 2 km de la ubicación del sensor. Su 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 (VO)
- Reserva la energía y la carga útil del UAS
¿Cómo es beneficioso este sistema para las operaciones autónomas de drones en una caja de BVLOS?
Los sistemas de drones de detección y evitación (DAA) terrestres, como el Casia G, están despertando un gran interés debido a su simplicidad y su capacidad para preservar el tamaño, el peso y la potencia (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 rango de monitoreo de Casia G también se puede ampliar agregando unidades adicionales para formar una red de nodos de detección y una malla.
Estos sistemas se pueden colocar fácilmente al lado Dron en una caja (DIAB) en las ubicaciones más remotas, que permiten realizar operaciones repetitivas autónomas dentro de un espacio aéreo controlado y, al mismo tiempo, evitar colisiones.
Integración con FlytBase para operaciones remotas seguras con drones
FlytBase es una plataforma de software empresarial que facilita las operaciones totalmente automatizadas de Beyond Visual Line of Sight (BVLOS) mediante sistemas drone-in-a-box desde centros de mando remotos.
Al integrarse con el sistema Casia G, el panel de control de FlytBase proporciona datos en tiempo real sobre las aeronaves intrusivas, incluidos el tipo, la telemetría en vivo y la ubicación en el mapa. Los operadores remotos de drones pueden monitorear el estado y el radio del sensor Casia G y recibir alertas inmediatas si se detectan aeronaves no autorizadas en su área de operación.
Al garantizar la seguridad de los vuelos de BVLOS, FlytBase ofrece varias funciones de seguridad, incluidas configuraciones a prueba de fallos para emergencias como la pérdida del enlace del RC, la batería baja o los problemas de conexión a Internet. En estos 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 de los vuelos 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 «blindaje» en sus exenciones, reconociendo que volar a menos de 50 pies del suelo o de una estructura es probablemente más seguro para otras aeronaves. Para lograr verdaderos vuelos de la BVLOS, el La FAA requiere algún tipo de sistema de detección y evitación, cooperativos o no cooperativos, integrados en las operaciones.
Si bien algunas compañías han obtenido exenciones para volar a una altura de hasta 1,000 pies AGL, el límite de 50 pies puede ser restrictivo y potencialmente peligroso para ciertas operaciones. El objetivo principal de incorporar un sistema DAA es superar el límite de los 15 metros, como ya han hecho algunos clientes con tecnologías como la nuestra.
Este concepto se aplica no solo a la FAA sino también a otros reguladores como Transport Canada y EASA. Actualmente, se están emitiendo varias exenciones que establecen un nuevo estándar para el uso de los sistemas y estrategias de detección y prevención en virtud del reglamento 107.31 de la FAA.
También es necesario describir las mitigaciones que se utilizarán en caso de pérdida de la capacidad de detectar y evitar. Esto puede implicar disponer de sistemas redundantes o tener un plan claro sobre cómo el UAV evitará los obstáculos y otras aeronaves en caso de perder la capacidad de detectar y evitar. Es importante trabajar con los reguladores para garantizar que las medidas de mitigación propuestas sean aceptables y que proporcionen un nivel de seguridad adecuado.
Recientemente, Aerodyne, un proveedor líder de soluciones empresariales para drones, ha obtuvo con éxito una exención en virtud de la Parte 107.31 de la FAA con la ayuda del sistema de detección y evitación Casia G y la plataforma FlytBase para llevar a cabo operaciones con drones en la planta de fabricación de P&G en Lima, Ohio, sin el uso de observadores visuales.
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Muy por delante
Si bien los observadores visuales humanos siguen siendo importantes, las soluciones tecnológicas ofrecen escalabilidad y ventajas significativas. Estas soluciones deben considerarse medidas tácticas de mitigación que complementan otros protocolos de seguridad. Las cámaras, los sensores y las tecnologías de seguridad avanzadas proporcionan una mayor precisión, un monitoreo continuo 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 innovación y el avance continuos en la tecnología DAA serán esenciales para manejar situaciones complejas de manera efectiva y mitigar los riesgos e integrar de manera segura los drones en la tercera dimensión del mundo.
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Baisali Ghosh
As a Marcom Manager at FlytBase, Baisali oversees the content strategy, creation, and management! With over 7 years of experience in the drone industry and 3 years of it at FlytBase, she’s a self-proclaimed drone fanatic and is obsessed with all things geographical. In 2022, she has been recognized as the “Women to Watch in UAS” for AI/Autonomy category by Women and Drones.
When she’s not busy hosting FlytBase’s webinar series or organizing NestGen - a global drone autonomy focused event, you can find her exploring the Patagonian Desert, the Mid-Atlantic Ridge, or the Yellowstone Caldera on Google Earth.
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