Développement des opérations BVLOS grâce à une infrastructure de connectivité et d'autonomie robuste

Les opérations de drones BVLOS recèlent un immense potentiel pour transformer notre façon de vivre et de travailler, en offrant des solutions innovantes à de nombreux secteurs, dont la logistique, l'agriculture et l'inspection. Ces opérations de pointe permettent d'accroître l'efficacité, de réduire les coûts et d'étendre la portée de divers services.

Avec la transition du secteur vers des opérations BVLOS automatisées, la sécurité est, sans conteste, une priorité absolue. Disposer d'une solution de communication fiable et permanente, offrant des performances robustes et une transmission de données flexible, sera indispensable pour des opérations plus sûres. Imaginez piloter un drone à distance sans connaître sa position exacte, ou avec un délai approximatif !

Lors d'une session de NestGen '23, nous avons eu une conversation avec Yoav Amitai, PDG de ElsightYoav, une plateforme de connectivité dédiée à la fourniture d'une connectivité en temps réel extrêmement fiable et à large bande passante, même dans les zones les plus difficiles et les plus reculées, aborde les défis actuels ainsi que les solutions de connectivité nécessaires pour concrétiser les opérations BVLOS.

Qu’est-ce que le BVLOS exactement ? En quoi diffère-t-il du VLOS ou de l’EVLOS ?

Avant d'aborder les solutions de connectivité, examinons les différences entre les opérations VLOS, EVLOS et BVLOS. Selon la définition :

• VLOSLe terme « vol à vue » (ou vol en champ de vision direct) désigne les opérations de drones au cours desquelles l'aéronef vole dans le champ de vision du pilote commandant de bord (PIC), l'opérateur de drone (VO) étant « colocalisé » et en communication directe avec le PIC.
• EVLOSLe vol à vue étendue (ou Extended Visual Line of Sight) est une opération de drone dans laquelle le pilote et/ou l'observateur maintiennent une conscience visuelle constante de l'espace aérien. L'aéronef peut voler hors de la vue du pilote, mais il doit rester à portée visuelle de l'observateur à tout moment, le pilote restant aux commandes.
• BVLOS ou Au-delà de la ligne de vue Ce sont des opérations au cours desquelles l'aéronef vole hors du champ de vision direct du pilote ou de l'observateur visuel.

Cependant, comme le mentionne Yoav, «Déterminer la distance précise à partir de laquelle une opération est considérée comme VLOS, EVLOS ou BVLOS est illusoire, car elle dépend de nombreux facteurs tels que la taille du drone, le terrain, les conditions météorologiques et la réglementation. Même si le drone est à portée, tout obstacle ou interférence entre l'opérateur et le drone peut rendre l'opération BVLOS. De plus, si un seul opérateur contrôle plusieurs drones, même à portée VLOS, les autorités réglementaires peuvent considérer l'opération comme BVLOS en raison de sa complexité accrue, qui implique nécessairement des mesures de sécurité et des certifications supplémentaires.

Défis liés aux opérations de drones BVLOS

Maintenant que les définitions sont claires, Yoav se penche sur trois principaux défis technologiques associés aux opérations de drones BVLOS :

• Gestion de l'espace aérien : Les opérations BVLOS nécessitent une gestion efficace de l'espace aérien, notamment dans les environnements où plusieurs opérateurs évoluent dans le même espace aérien. Assurer la communication entre les opérateurs afin d'éviter les conflits ou les collisions, et gérer à la fois les véhicules avec et sans équipage dans le même espace aérien constituent des défis importants qui doivent être relevés.
• Connectivité : Enfin, les opérations BVLOS nécessitent une connectivité constante et fiable entre le drone et l'opérateur, notamment lorsque le drone parcourt de longues distances. Une communication en temps réel est indispensable pour diverses applications, dont la sécurité. inspection, et l'agriculture, et le maintien de la connectivité devient un défi crucial dans les opérations BVLOS.
• Autonomie: Les opérations BVLOS à grande échelle nécessitent d'éliminer le facteur humain. Cela implique le développement de logiciels autonomes capables de gérer des flottes de drones de manière efficace et sûre, de réduire les coûts de main-d'œuvre et d'accroître la productivité. Autonomie des drones peut améliorer les mesures de sécurité en réduisant les erreurs humaines et en rendant le système plus fiable.

Dans cet article de blog, nous allons examiner deux des principaux défis et recommander des solutions pour résoudre les problèmes de connectivité et permettre des opérations autonomes.

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Maintenir une connexion fiable entre le drone et la station au sol

Il est établi que des communications et une transmission de données fiables sont essentielles à la gestion de l'espace aérien, au maintien de l'autonomie et à la résolution des problèmes technologiques, notamment lorsque le drone se trouve hors de portée de communication radiofréquence directe avec le poste de pilotage. Quelles sont donc les options de connectivité ? Examinons-les :

Liaison radiofréquence propriétaire standard point à point

Une méthode de communication sans fil courante qui établit un réseau direct et fermé entre l'opérateur et le drone, permettant une communication et un contrôle en temps réel. Ces systèmes présentent toutefois plusieurs limitations, notamment lors des opérations BVLOS :

• Tout d'abord, leur portée limitée les rend inadaptés aux opérations à longue portée, limitant ainsi la portée de la mission.
  
  
• Ils sont sensibles aux interférences, notamment dans les zones densément peuplées où de nombreux appareils sans fil utilisent les mêmes fréquences, telles que 2,4 ou 5,8 gigahertz.
  
  
• Ces systèmes, générant un réseau local, ne conviennent pas aux solutions connectées au cloud ni à l'intégration d'applications supplémentaires, ce qui limite la portée globale de la mission.
  
  
• La consommation énergétique de ces systèmes est également élevée par rapport à d'autres solutions, ce qui peut limiter la durée de la mission.

Satcom

La communication par satellite est une autre option pour la communication sans fil dans les opérations de drones. Bien qu'elle offre une bonne couverture, elle présente de nombreuses limitations :

• L'un des principaux problèmes réside dans la bande passante limitée, ce qui peut rendre difficile la transmission de données en temps réel, notamment de données vidéo. En raison de cette bande passante limitée, la qualité et la latence de la vidéo sont très faibles.
  
  
• Les communications par satellite peuvent être coûteuses, ce qui peut ne pas être économiquement viable pour certaines utilisations de drones.
  
  
• Parmi les solutions disponibles sur le marché, la plupart sont soit trop volumineuses, soit trop encombrantes pour être utilisées sur des drones. Celles qui permettent la diffusion en continu, le contrôle et la télémétrie pèsent généralement environ 1,5 kilogramme, ce qui limite la capacité d'emport du drone et réduit ses performances globales.

Téléphone portable:

L’utilisation des infrastructures cellulaires publiques, principalement LTE et 5G/4G, constitue l’option de communication sans fil la plus rentable et la plus productive pour les opérations BVLOS. Voici quelques avantages de cette méthode :

• Sa capacité à prendre en charge les topologies d'essaim pour la communication. Elle peut s'adapter aux topologies un-à-plusieurs ou un-à-un, offrant ainsi une plus grande flexibilité dans les opérations de drones.
• Ce système ne nécessite ni visibilité directe ni station de contrôle au sol, et sa portée est illimitée. Il est donc idéal pour les opérations BVLOS longue distance, et sa communication permet de couvrir plusieurs pays et continents tout en maintenant une bande passante et une latence élevées.
• L'infrastructure cellulaire est largement disponible, les estimations indiquant qu'elle couvre entre 85 et 92 % du globe, ce qui en fait une option accessible et fiable pour les opérations BVLOS.
• Il fonctionne sur l'infrastructure Internet, permettant l'utilisation d'applications SaaS qui permettent la diffusion et l'analyse de données en temps réel via le cloud.
• Les modules et l'infrastructure de communication cellulaire sont conçus pour fonctionner sur batterie, ce qui les rend légers, économes en énergie et peu encombrants sur le drone. Ainsi, ils n'ont aucun impact sur les performances ni la stabilité globale du drone, ce qui en fait une option viable pour la certification BVLOS.

Yoav souligne également les difficultés liées au travail avec le public Infrastructure cellulaire avec des graphiques d'Ericsson et de Qualcomm. « Le problème avec l'infrastructure cellulaire, c'est qu'elle est optimisée pour les communications terrestres et non conçue pour fonctionner efficacement en haute altitude », explique-t-il. Les antennes sont conçues pour le téléphone portable standard au sol, là où se trouve la majorité des abonnés et où les opérateurs disposent de licences pour utiliser des fréquences spécifiques. Avec les drones, la communication s'effectue via les lobes secondaires de l'antenne, et survoler directement le pylône peut entraîner une absence totale de communication, ce qui rend la fiabilité des communications particulièrement difficile.

Yoav partage également une autre analyse intéressante présentée par Verizon et la FAA, appelée opération LTE aéroportée (ALO), qui a révélé que le réseau internet cellulaire est capable de prendre en charge de manière satisfaisante le contrôle et les communications (hors charge utile) des systèmes aériens sans pilote à moins de 150 mètres d'altitude. Bien que cela démontre que l'infrastructure peut fonctionner à ces altitudes, il subsiste des zones blanches où le réseau est indisponible.

Comment Elsight Halo résout les problèmes de connectivité

Pour relever les défis posés par les réseaux cellulaires publics, Yoav suggère une approche multi-réseaux, ce que propose précisément le produit d'Elsight. HaloEn agrégeant toutes les liaisons IP disponibles (solution 4X cellulaires ou RF X SIM avec basculement de liaison) en une seule liaison, le système d'Elsight optimise les canaux de communication des drones, garantissant ainsi la transmission et la réception de données et de commandes en temps réel avec une grande fiabilité. Ceci permet une couverture statistiquement meilleure et une communication plus fiable, ce que Yoav qualifie de "confiance dans la connexion."

Cette approche surmonte les difficultés liées à une infrastructure de connectivité unique en offrant une redondance accrue et une connexion plus fiable pour les drones, même dans les zones où la couverture peut être limitée ou obstruée.

Première solution de connectivité basée sur l'IA, Halo se distingue par sa petite taille, sa légèreté et une consommation d'énergie deux fois inférieure à celle d'une ampoule de cuisine classique. Cette solution innovante permet de réaliser des économies d'espace, de poids et d'énergie (SWaP) tout en offrant des capacités de communication embarquées.

Nécessité d'autonomie pour développer les opérations BVLOS

Comme l'a mentionné Yoav, le troisième défi concernerait les opérations autonomes. À mesure que l'entreprise de drones continue de se développer, la demande de solutions rentables et efficaces, capables de fonctionner à grande échelle, augmentera également.

L'autonomie y contribue de manière significative en réduisant les coûts de main-d'œuvre et en augmentant la productivité, rendant ainsi les opérations de drones plus rentables. De plus, l'élimination du facteur humain améliore considérablement la sécurité et la fiabilité des vols BVLOS. Contrairement aux humains, les logiciels peuvent piloter les drones avec précision et constance, sans être affectés par la fatigue ou les erreurs humaines.

Comment FlytBase automatise vos opérations de drones

En tant que solution logicielle d'entreprise basée sur le cloud, FlytBase permet aux opérateurs de mener des opérations de drones à distance et de manière autonome depuis n'importe où dans le monde, sans avoir besoin d'être présents sur site. Des solutions de connectivité telles qu'Elsight Halo permettent aux opérateurs d'exploiter pleinement le potentiel de cette solution logicielle.

• Gestion vidéo : La plateforme permet aux opérateurs de visualiser plusieurs flux vidéo de haute qualité avec une latence ultra-faible, facilitant ainsi la surveillance et le contrôle des opérations de drones à distance. Les opérateurs peuvent également partager des données vidéo en temps réel avec des parties prenantes situées ailleurs, améliorant ainsi la collaboration et la prise de décision. La plateforme permet également l'intégration avec les systèmes de gestion vidéo (VMS) et d'autres flux vidéo statiques, offrant aux opérateurs une vue d'ensemble de leurs opérations.
• Gestion des appareils : Les outils de gestion des appareils de FlytBase permettent aux opérateurs de gérer et de surveiller l'ensemble de leur flotte de drones, y compris les stations d'accueil. La plateforme s'intègre aux stations météorologiques et aux outils de prévision météorologique en temps réel comme Windy pour permettre aux utilisateurs d'interrompre automatiquement une mission en cas de conditions météorologiques extrêmes, garantissant ainsi la sécurité du drone et des zones environnantes.
• Synchronisation des médias dans le cloud : Grâce à une connexion internet correcte, les utilisateurs peuvent synchroniser facilement les fichiers multimédias de la carte SD du drone avec leur espace de stockage cloud privé. Une fois la mission du drone terminée, les utilisateurs peuvent synchroniser les fichiers multimédias automatiquement, sans intervention manuelle.
• Intégrations pour l'activation du BVLOS : FlytBase assure également une intégration transparente avec d'autres technologies telles que l'ADS-B, Détecter et éviter, les systèmes de récupération par parachute et les logiciels tels que les plateformes UTM pour la connaissance de l'espace aérien permettant aux opérateurs distants d'obtenir une vue d'ensemble de leur environnement opérationnel et de garantir des opérations sûres.

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Le schéma ci-dessous illustre le fonctionnement conjoint FlytBase et Halo.

En conclusion, embrasser l'avenir de opérations de drones BVLOS Cela exige un engagement sans faille dans le développement et la mise en œuvre de solutions logicielles robustes, tant en matière de connectivité que d'autonomie. Ceci permet aux entreprises d'exploiter pleinement le potentiel de cette technologie révolutionnaire, de stimuler l'innovation et la croissance dans tous les secteurs et, à terme, de bâtir un monde plus sûr et plus efficace.