BVLOS（目視外飛行）ドローン運用は、物流、農業、検査など幅広い産業分野において革新的なソリューションを提供し、私たちの生活や働き方を大きく変革する可能性を秘めています。こうした高度な運用は、効率性の向上、コスト削減、そして様々なサービスの提供範囲の拡大に貢献するでしょう。
業界が自動化されたBVLOS（目視外飛行）運用へと移行する中で、言うまでもなく最も重要な考慮事項の一つは安全性です。堅牢な性能と柔軟なデータ伝送を提供する、信頼性が高く常時接続可能な通信ソリューションは、より安全な運用に不可欠です。ドローンが実際にどこにいるのか全く分からない、あるいは遅れてしか分からない状態で、遠隔操作でドローンを飛ばすことを想像してみてください。
NestGen '23 のセッションで、私たちは、 エルサイトこれは、最も困難な遠隔地においても極めて信頼性の高い、高帯域幅のリアルタイム接続を提供する接続プラットフォームです。ヨアブ氏は、現状の課題と、BVLOS（目視外飛行）運用を実現するために必要な接続ソリューションについて議論します。
BVLOSとは具体的に何ですか？VLOSやEVLOSとはどう違うのですか？
接続ソリューションについて詳しく説明する前に、VLOS、EVLOS、BVLOSの各運用における違いを見ていきましょう。定義によれば、次のようになります。
- VLOS視覚誘導（VLOS）とは、ドローンが操縦士（PIC）の視界内で飛行し、音声オペレーター（VO）が操縦士と「同一位置」にあり、直接通信を行うドローン運用を指します。
- EVLOS拡張視覚線視程（EVLOS）とは、操縦士および／または観測者が常に空域を視覚的に認識し続ける無人航空機（UAS）の運用方法である。機体は操縦士（PIC）の視界外を飛行することもあるが、常に観測者（VO）の視界内に留まり、操縦士（PIC）が常に指揮を執らなければならない。
- BVLOSまたは 視界外 機長または副操縦士の直接の視界範囲を超えて航空機を飛行させる運用を指します。
しかし、ヨアブが述べているように、「ドローンの飛行がVLOS、EVLOS、BVLOSのいずれに該当するかを正確に判断することは、ドローンのサイズ、地形、気象条件、規制など、さまざまな要因に左右されるため、現実的ではありません。ドローンが飛行範囲内であっても、操縦者とドローンの間に障害物や干渉があれば、飛行はBVLOSと判断される可能性があります。さらに、1人の操縦者が複数のドローンを操縦する場合、たとえそれらがVLOS範囲内であっても、運用の複雑性が増すため、規制当局は追加の安全対策や認証が必要となることから、BVLOSと判断する可能性があります。
BVLOSドローン運用における課題
定義が明確になったところで、ヨアブはBVLOSドローン運用に関連する3つの主要な技術的課題について詳しく説明している。
- 空域管理： BVLOS（目視外飛行）運用には、特に複数の事業者が同じ空域で運用している環境において、効果的な空域管理が不可欠です。衝突や交戦を回避するための事業者間の通信確保、そして同じ空域における有人機と無人機の両方の管理は、解決すべき重要な課題です。
- 接続性: 最後に、BVLOS運用では、特にドローンが長距離を飛行する場合、ドローンとオペレーター間の安定した信頼性の高い接続が必要です。セキュリティ、 検査農業分野においても、BVLOS（目視外飛行）運用において接続性を維持することは極めて重要な課題となる。
- 自律性: 大規模なBVLOS（目視外飛行）運用には、人的要因を排除することが不可欠です。そのためには、ドローン群を効率的かつ安全に運用し、人件費を削減し、生産性を向上させる自律型ソフトウェアの開発が求められます。 ドローンの自律性 人為的ミスを減らし、システムの信頼性を高めることで、安全対策を改善できる。
このブログ記事では、2 つの主要な課題と 接続性の問題を解決し、自律運用を可能にするためのソリューションを提案する。
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ドローンと地上局間の信頼性の高い接続を維持する
信頼性の高い通信とデータ伝送は、特にドローンがPICとの直接無線周波数通信範囲外にある場合、空域管理、自律性の維持、技術的課題の克服に不可欠であることが確立されています。では、どのような接続オプションがあるのでしょうか？詳しく見ていきましょう。
標準ポイントツーポイント独自RF
オペレーターとドローンの間に直接的な閉鎖型ネットワークを確立し、リアルタイムの通信と制御を可能にする一般的な無線通信方式。しかし、これらのシステムには、特にBVLOS（目視外飛行）運用において、いくつかの制限がある。
- まず、航続距離が限られているため、長距離作戦には不向きであり、任務の範囲が制限される。
- これらの機器は干渉を受けやすく、特に人口密度の高い地域では、多くの無線機器が2.4GHzや5.8GHzといった同じ周波数帯を使用しているため、干渉を受けやすくなります。
- これらのシステムはローカルネットワークを生成するため、クラウド接続ソリューションや追加アプリケーションの統合には適しておらず、全体的なミッション範囲が制限される。
- これらのシステムは他のソリューションと比較して消費電力も高く、ミッションの継続時間を制限する可能性がある。
衛星通信
ドローン運用における無線通信のもう一つの選択肢として、衛星通信があります。衛星通信は良好な通信範囲を提供しますが、多くの制約があります。
- 大きな問題の一つは、利用可能な帯域幅が限られていることです。そのため、リアルタイムデータ、特にビデオデータの送信が困難になります。帯域幅が限られているため、ビデオの品質と遅延が非常に悪くなります。
- 衛星通信は高額になる場合があり、ドローンの利用事例によっては経済的に採算が合わない可能性がある。
- 市販されているソリューションのほとんどは、ドローンに搭載するには大きすぎたり、かさばりすぎたりします。C2（指揮統制）とテレメトリ機能に加えてストリーミング配信も可能なものは、通常1.5キログラム程度の重量があります。これはドローンの積載量を制限し、全体的な性能を低下させます。
携帯電話/モバイル:
公共の携帯電話インフラ、主にLTEと5G/4Gを利用することは、BVLOS（目視外飛行）運用において最も費用対効果が高く生産性の高い無線通信オプションです。この方法を使用する利点は以下のとおりです。
- 群知能による通信トポロジーをサポートする機能を備えています。1対多または1対1のトポロジーに対応できるため、ドローン運用の柔軟性が向上します。
- 見通し線や地上管制局を必要とせず、通信範囲の制限もありません。そのため、長距離のBVLOS（目視外飛行）運用に最適であり、通信システムは複数の国や大陸にまたがって運用でき、高帯域幅と低遅延を維持できます。
- 携帯電話インフラは広く普及しており、推定では世界の85～92％をカバーしているため、BVLOS（目視外飛行）運用にとってアクセスしやすく信頼性の高い選択肢となっている。
- これはインターネットインフラストラクチャ上で動作し、クラウド上でリアルタイムのデータストリーミングとデータ分析を可能にするSaaSアプリケーションの使用を可能にします。
- セルラー通信モジュールとインフラストラクチャは、バッテリー駆動デバイスで動作するように設計されているため、軽量で低消費電力であり、ドローン上の設置スペースも少なくて済みます。これにより、ドローンの全体的な性能や安定性に影響を与えないため、BVLOS認証取得のための有力な選択肢となります。
ヨアブ氏はまた、公共機関との連携における課題についても強調している。 エリクソンとクアルコムのグラフを用いた携帯電話インフラ。 「携帯電話インフラにおける課題は、地上通信に最適化されており、高高度での効率的な動作を想定して設計されていない点です」と彼は述べています。アンテナは、加入者の大半が居住し、通信事業者が特定の周波数を使用するライセンスを保有している地上の平均的な携帯電話端末向けに設計されています。ドローンを使用する場合、通信はアンテナのサイドローブで行われますが、基地局の真上にいると通信が途絶える可能性があり、安定した通信の確保は大きな課題となります。」
ヨアブ氏はまた、ベライゾンとFAAが発表した、空中LTE運用（ALO）と呼ばれる興味深い分析結果も紹介している。この分析によると、携帯電話インターネットネットワークは、高度500フィート以下であれば、無人航空機システムの制御と非ペイロード通信を十分にサポートできるという。これは、インフラがその高度でも機能することを示しているが、ネットワークが利用できない死角が依然として存在する。
Elsight Haloが接続性の課題をどのように解決するか
公共の携帯電話ネットワークの課題に対処するために、ヨアブはマルチネットワークアプローチを提案しており、それはまさにエルサイト社の製品である。 ハロElsightのシステムは、利用可能なすべてのIPリンク（4XセルラーまたはRF X SIMソリューション、リンクフェイルオーバー付き）を1つのボンディングリンクに集約することで、ドローンの通信チャネルを最適化し、データとコマンドをリアルタイムで高信頼性で送受信できるようにします。これにより、統計的に優れたカバレッジとより信頼性の高い通信が可能になります。Yoavはこれを次のように呼んでいます。 「接続の信頼性。「
このアプローチは、単一の接続インフラストラクチャが抱える課題を克服し、冗長性を高め、通信範囲が限られている、あるいは障害物がある地域でもドローンにより信頼性の高い接続を提供します。
Haloは、AIを搭載した初の接続ソリューションとして、小型軽量設計、そして一般的なキッチン電球の半分以下の消費電力という特長を備えています。この革新的なソリューションは、サイズ、重量、消費電力（SWaP）を削減しながら、オンボード通信機能を提供します。
BVLOS運用を拡張するための自律性の必要性
ヨアブが述べたように、3つ目の課題は自律運用です。ドローン会社が拡大を続けるにつれて、大規模運用が可能な費用対効果が高く効率的なソリューションへの需要も高まるでしょう。
自律性は、労働コストの削減と生産性の向上によって、ドローン運用の経済性を高める上で大きく貢献する。さらに、人的要因を排除することで、BVLOS（目視外飛行）の安全性と信頼性が大幅に向上する。人間とは異なり、ソフトウェアは疲労や人為的ミスに左右されることなく、ドローンを正確かつ一貫して操作できる。
FlytBaseドローン運用を自動化する方法
エンタープライズ向けクラウドベースソフトウェアソリューションであるFlytBase、オペレーターが現場に立ち会う必要なく、世界中のどこからでもドローンを遠隔操作で自律的に運用することを可能にします。Elsight Haloなどの接続ソリューションにより、オペレーターはソフトウェアソリューションの真の可能性を最大限に引き出すことができます。
- ビデオ管理: このプラットフォームにより、オペレーターは超低遅延で複数の高画質ビデオフィードを視聴できるため、遠隔地からドローンの運用を容易に監視・制御できます。また、オペレーターはリアルタイムのビデオデータを他の場所にいる関係者と共有できるため、連携と意思決定が強化されます。さらに、このプラットフォームはVMSやその他の静止画ビデオフィードとの統合も可能にし、オペレーターに運用状況の包括的なビューを提供します。
- デバイス管理: FlytBaseのデバイス管理ツールを使用すると、オペレーターはドッキングステーションを含むドローンフリート全体を管理および監視できます。このプラットフォームは気象観測所やWindyなどのリアルタイム気象予報ツールと統合されており、悪天候時にミッションを自律的に中止できるため、ドローンと周辺地域の安全を確保できます。
- クラウドメディア同期： 良好なインターネット接続環境があれば、ユーザーはドローンのSDカードからプライベートクラウドストレージへ、手間なくメディアを同期できます。ドローンがミッションを完了すると、ユーザーは手動操作なしでメディアを自動的に同期できます。
- BVLOS（目視外飛行）を可能にするための統合機能： FlytBase、ADS-Bなどの他のテクノロジーとのシームレスな統合も提供します。 検知・回避パラシュート回収システムや、空域認識のためのUTMプラットフォームなどのソフトウェアにより、遠隔地のオペレーターは運用環境を包括的に把握し、安全な運用を確保することができる。
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下の図は、 FlytBaseとHaloがどのように連携して動作するかを示しています。
結論として、 BVLOSドローン運用 堅牢な接続性と自律型ソフトウェアソリューションの開発と実装に対する揺るぎない取り組みが求められます。これにより、企業はこの画期的なテクノロジーの潜在能力を最大限に引き出し、業界全体でイノベーションと成長を促進し、最終的にはより安全で効率的な世界を築くことができます。