No mundo em constante evolução das operações com drones, um dos maiores desafios reside na navegação segura além da linha de visão (BVLOS). Operar em BVLOS abre inúmeras possibilidades para diversos setores, mas também traz à tona uma série de considerações cruciais. A segurança de voo e a mitigação de riscos assumem a máxima importância entre essas considerações, visto que a segurança das pessoas, dos bens e da própria aeronave não tripulada é primordial.
Atualmente, a maioria operações BVLOS Exige-se a presença de um observador visual (OV) vigilante que examine diligentemente o céu em busca de possíveis obstáculos e perigos. Caso encontre algum, deve notificar imediatamente o piloto remoto responsável para abortar a missão atual do drone. Portanto, é evidente o quão perigosa pode ser qualquer falha de comunicação.
Durante um dos Sessões NestGen'23Conversamos com Daniel O'Shea, Diretor Global de Vendas e Sucesso do Cliente da Iris Automation, uma empresa dedicada a criar um ambiente de aviação onde duas aeronaves jamais colidam no ar. Eles utilizam tecnologia de visão de ponta baseada em IA para reduzir o risco de colisões aéreas, o que é fundamental para operações seguras, escaláveis e eficientes em diversos setores.
Índice:
- Papel dos observadores visuais em voos BVLOS
- O que é o sistema Detectar e Evitar (DAA)?
- Casia G: Sistema de Detecção e Alerta Terrestre da Iris Automation
- Benefícios do Casia G para operações autônomas BVLOS (Beyond Visual Line of Sight - além da linha de visão) com drones em caixa.
- Integração com FlytBase para operações remotas seguras com drones
- Aprovações BVLOS com sistemas de detecção e evasão
- O caminho a seguir
Papel dos observadores visuais em voos BVLOS
Antes de nos aprofundarmos nos detalhes dos vários tipos e tecnologias de Detecção e Evitação (DAA) disponíveis, devemos primeiro entender o papel dos observadores visuais e por que eles são necessários.
Por exemplo, o Administração Federal de Aviação (FAA) Nos Estados Unidos, a legislação especifica os requisitos operacionais que devem ser atendidos antes de operar sistemas de aeronaves não tripuladas. Existe a exigência de um observador visual para desempenhar as seguintes funções em todas as operações com drones que não possuam uma isenção da Parte 107.33:
Fonte: https://www.govinfo.gov/content/pkg/CFR-2022-title14-vol2/pdf/CFR-2022-title14-vol2-sec107-31.pdf
Dan explica como essa abordagem centrada no ser humano pode ser tanto dispendiosa em termos de recursos quanto limitada em termos de monitoramento contínuo. Ele ilustra isso com as seguintes imagens:
Pode haver objetos na área de operação do drone, como um pequeno parapente não cooperativo e sem ruído de motor. Pode ser difícil para um humano identificar isso com precisão e notificar o operador remoto. piloto em comando (PIC).
Dan também cita um estudo da Embry-Riddle Aeronautical University intitulado "Detecção e Avaliação do Potencial de Colisão de Aeronaves e Pequenos Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas (sUAS) por Observadores Visuais", que afirma que:
“Em 26 das interceptações, os participantes superestimaram a duração disponível para a interceptação entre a aeronave e o drone… Essa foi uma descoberta um tanto perturbadora, já que a tendência do observador visual de superestimar o tempo de resposta disponível pode resultar em manobras evasivas atrasadas ou prevenção de colisões.
Um estudo de 2009 afirmou conclusivamente que observadores visuais eram relativamente ruins em estimar com precisão distância e altitude. Esta pesquisa valida ainda mais a conclusão desse estudo... Operadores de pequenos drones não devem confiar apenas em observadores visuais para fornecer estimativas de distância, pois os dados sugerem que a capacidade dos observadores visuais de estimar distâncias com precisão é extremamente baixa."
Fonte: https://commons.erau.edu/ijaaa/vol4/iss4/4/
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Além disso, com a expansão das operações com drones, imagine a quantidade de recursos e pessoal necessários para manter uma vigilância constante do céu. Portanto, é crucial utilizar tecnologias e inovações mais recentes para realizar operações BVLOS (Beyond Visual Line of Sight - Além da Linha de Visão Visual) seguras e eficientes que não dependam da visão humana.
Então, como podemos enfrentar esse desafio?
Segundo Dan, a solução reside na tecnologia de detecção e prevenção baseada em inteligência artificial.
Então, o que é o sistema Detectar e Evitar (DAA)?
O sistema de detecção e evasão (DAA) permite que os operadores detectem e evitem outras aeronaves e obstáculos de forma autônoma. Esses sistemas utilizam sensores, como radar, acústicos e visuais, para detectar e evitar obstáculos no espaço aéreo.
Com a tecnologia DAA, os drones podem operar com segurança além da linha de visão visual, expandindo seu leque de capacidades e aplicações.
Aeronaves cooperativas e não cooperativas
Diversos sistemas DAA disponíveis no mercado suportam apenas aeronaves cooperativas. Sistemas cooperativos incluem aeronaves cuja localização e trajetória em tempo real são conhecidas e podem ser exibidas. Integrar sistemas cooperativos ao seu conceito de operações (Conop) é vantajoso e fortalece sua estratégia geral de segurança.
Ter um A-DSB A capacidade do receptor de exibir tráfego cooperativo é um passo positivo que não compromete a segurança. No entanto, ao realizar operações em altitudes elevadas e a longas distâncias, depender exclusivamente da detecção cooperativa pode não fornecer cobertura abrangente.
Voos não cooperativos, que não possuem esses sistemas, representam um desafio.
Dan destaca: “A porcentagem exata de voos não cooperativos em diferentes espaços aéreos é difícil de determinar, variando entre países e regiões. Embora algumas estimativas sugiram cerca de 15% Embora o número de voos não cooperativos no espaço aéreo dos EUA possa variar significativamente dependendo da localização, certas áreas rurais podem apresentar uma prevalência maior de aeronaves não cooperativas. Isso ressalta a necessidade crítica de uma tecnologia eficaz de detecção e evasão especificamente voltada para a detecção de aeronaves não cooperativas.
Tipos de sistemas DAA
Radar: Uma das tecnologias de detecção e evasão mais conhecidas é o radar. Os sistemas de radar emitem ondas de rádio que refletem nos objetos do ambiente e retornam ao receptor. Os sistemas de radar de detecção e evasão podem operar em todas as condições climáticas. No entanto, apresentam desafios como o alto custo do equipamento, interferência de partículas e ruído em baixa altitude, alta demanda de energia e a necessidade de aprovações regulatórias adicionais.
Prós
Contras
- A bordo ou em terra
- Funcionamento noturno e em qualquer clima.
- Alcance de detecção de 3 a 3,5 km.
- Azimute de 120 graus, elevação de 45 graus por painel.
- Bem conhecido pelos órgãos reguladores
- Caro
- Desafios causados por partículas em suspensão no ar e desordem em baixas altitudes.
- A curvatura da Terra, assim como obstruções no solo, dificultam a visão de aeronaves em baixa altitude em longas distâncias.
- Alto SWaP
- Questões de aceitação pública
- Exigem aprovações adicionais de órgãos reguladores, como a FAA nos EUA.
AcústicoEsses sistemas usam microfones para detectar o som de outras aeronaves. Esse tipo de sistema pode detectar aeronaves a até 10 quilômetros de distânciaIsso a torna uma opção eficaz para detecção de longo alcance. Os sistemas acústicos também são capazes de operar em quaisquer condições climáticas e têm baixo consumo de energia. No entanto, podem apresentar dificuldades com a precisão posicional e podem não ser capazes de distinguir entre aeronaves que se aproximam e que se afastam.
Prós
Contras
- A bordo ou em terra
- Sistema passivo, não requer aprovação da FCC.
- Alcance de detecção variável de 2 a 10 km
- 360 graus PARA
- Capaz de enfrentar qualquer clima.
- Baixo consumo de energia e menor peso.
- Melhor aceitação pública
- Menor preço
- Precisão posicional
- Ambientes com níveis de ruído mais elevados afetam o desempenho.
- Mais adequado para operações com baixa densidade populacional e baixo volume de tráfego aéreo.
- Não consegue detectar balões, planadores ou paraquedistas.
Óptico: Esses sistemas utilizam câmeras e outros sensores para detectar visualmente outras aeronaves. São sistemas passivos, ou seja, não emitem sinais que possam interferir em outros equipamentos. Os sistemas ópticos oferecem alta precisão e podem distinguir facilmente entre diferentes tipos de aeronaves. No entanto, são limitados pelas condições climáticas e requerem um certo nível de luminosidade para funcionar eficazmente. Além disso, os sistemas ópticos têm um alcance de detecção limitado em comparação com o radar.
Prós
Contras
- A bordo ou em terra
- Sistema passivo, não requer aprovação da FCC.
- Altas taxas de detecção com capacidade de rastrear múltiplos alvos simultaneamente.
- Bom para detecções em altitudes mais baixas.
- Consumo de energia reduzido, menor peso que o RADAR
- Campo de visão de 80 graus na horizontal e 40 graus na vertical.
- 2,1 km a bordo, 2,8 km em terra.
- Melhor aceitação pública
- Classificações precisas
- Somente durante o dia (atualmente!)
- Desafiado por condições climáticas mais desfavoráveis.
- Ainda apresenta preocupações com SWaP (tamanho, peso e potência) quando embarcado.
Apresentamos o Casia G: o sistema de detecção e alerta terrestre da Iris Automation.
Com base na visão óptica, Cássia G é um sistema de vigilância terrestre da Iris Automation para monitorar continuamente o espaço aéreo e garantir que as operações de UAS (Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas) estejam protegidas contra aeronaves intrusas. Os sensores empregam a tecnologia patenteada de IA (Inteligência Artificial) e visão computacional da Iris para fornecer uma Visão óptica completa, campo de visão de 360°. para detectar e alertar sobre qualquer aeronave cooperativa ou não cooperativa dentro de um Raio de 2 km da localização do sensorO sistema deles:
- Higieniza o espaço aéreo para o ambiente operacional de UAS (Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas).
- Possui a capacidade de se estender para um alcance ilimitado usando múltiplos nós.
- Não se entedia, cansa ou se distrai como os observadores visuais humanos (OVs).
- Reservas de energia e carga útil para UAS
Como esse sistema beneficia as operações autônomas de drones em formato de caixa além da linha de visão (BVLOS)?
Sistemas de drones terrestres de Detecção e Evitação (DAA), como o Casia G, estão despertando grande interesse devido à sua simplicidade e capacidade de preservar o tamanho, peso e potência (SWAP) da aeronave. Eles não exigem integração complexa ao sistema de controle de voo e fornecem a visualização necessária do espaço aéreo. O alcance de monitoramento do Casia G também pode ser expandido com a adição de unidades extras para formar uma rede de nós de detecção e uma malha.
Esses sistemas poderiam ser facilmente colocados ao lado de outros sistemas. Drone-em-uma-caixa Soluções DIAB (Digital Air Space Abroad) nos locais mais remotos, permitindo operações repetitivas autônomas dentro de um espaço aéreo controlado, evitando colisões.
Integração com FlytBase para operações remotas seguras de drones.
FlytBase é uma plataforma de software empresarial que facilita operações totalmente automatizadas além da linha de visão (BVLOS). sistemas de drones em caixa de centros de comando remotos.
Ao integrar-se com o sistema Casia G, o painel de controle FlytBase fornece dados em tempo real sobre aeronaves intrusivas, incluindo tipo, telemetria ao vivo e localização no mapa. Operadores remotos de drones podem monitorar o status e o raio de alcance do sensor Casia G e receber alertas imediatos caso aeronaves não autorizadas sejam detectadas em sua área de operação.
Para garantir voos BVLOS seguros, FlytBase oferece diversos recursos de segurança, incluindo configurações à prova de falhas para emergências como perda de conexão do rádio controle, bateria fraca ou problemas de conexão com a internet. Nesses casos, o drone retorna automaticamente à estação de acoplamento. Além disso, os operadores podem criar Zonas de exclusão aérea (NFZ) para impedir a entrada de drones em espaço aéreo restrito, melhorando a segurança geral de voo e a conformidade.
Leia mais: https://dronedj.com/2022/11/14/flytbase-bvlos-drone-iris-automation/
Aprovações BVLOS com sistemas de detecção e evasão
A FAA adotou uma abordagem inteligente ao incorporar o conceito de "proteção" em suas isenções, reconhecendo que voar a menos de 15 metros do solo ou de uma estrutura provavelmente é mais seguro para outras aeronaves. Para alcançar voos BVLOS (Beyond Visual Line of Sight - além da linha de visão visual) verdadeiros, A FAA exige algum tipo de sistema de detecção e evasão., sejam cooperativas ou não cooperativas, integradas às operações.
Embora algumas empresas tenham obtido autorizações para voar a até 1.000 pés AGL (acima do nível do solo), a limitação de 50 pés pode ser restritiva e potencialmente perigosa para certas operações. O principal objetivo da incorporação de um sistema DAA é ultrapassar o limite de 50 pés, como alguns clientes já fizeram com tecnologias como a nossa.
Esse conceito se aplica não apenas à FAA, mas também a outros órgãos reguladores, como o Transport Canada e a EASA. Atualmente, várias isenções estão sendo emitidas, estabelecendo um novo padrão para o uso de sistemas e estratégias de Detecção e Evitação, conforme o regulamento 107.31 da FAA.
Também é necessário descrever as medidas de mitigação que serão utilizadas em caso de perda da capacidade de detecção e evasão. Isso pode envolver a implementação de sistemas redundantes ou um plano claro de como o VANT evitará obstáculos e outras aeronaves em caso de perda da capacidade de detecção e evasão. É importante trabalhar em conjunto com os órgãos reguladores para garantir que as medidas de mitigação propostas sejam aceitáveis e que proporcionem um nível adequado de segurança.
Recentemente, a Aerodyne, uma empresa líder no fornecimento de soluções empresariais para drones, Obtivemos com sucesso uma isenção de acordo com a Parte 107.31 da FAA com a ajuda do sistema de detecção e evasão Casia G e da plataforma FlytBase Realizar operações com drones na fábrica da P&G em Lima, Ohio, sem a presença de observadores visuais.
Muito à frente
Embora a observação visual humana continue sendo importante, as soluções tecnológicas oferecem escalabilidade e vantagens significativas. Essas soluções devem ser vistas como medidas táticas de mitigação que complementam outros protocolos de segurança. Câmeras, sensores e tecnologias avançadas de segurança proporcionam maior precisão, monitoramento contínuo e respostas em tempo real, aprimorando a segurança das operações com drones e abrindo caminho para aplicações mais avançadas no futuro.
A inovação e o avanço contínuos na tecnologia DAA serão essenciais para lidar com situações complexas de forma eficaz, mitigar riscos e integrar drones com segurança na terceira dimensão do mundo.
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