В постоянно развивающемся мире эксплуатации дронов одной из наиболее серьезных проблем является безопасное нахождение за пределами прямой видимости (BVLOS). Эксплуатация BVLOS открывает безграничные возможности для различных отраслей, но также выдвигает на первый план множество важных вопросов. Безопасность полетов и снижение рисков приобретают первостепенное значение, поскольку безопасность людей, имущества и самого беспилотного летательного аппарата имеет решающее значение.
В настоящее время большинство операции за пределами прямой видимости Для выполнения задачи требуется присутствие бдительного визуального наблюдателя (ВО), который тщательно осматривает небо на предмет потенциальных препятствий и опасностей. При обнаружении таковых он должен немедленно уведомить удаленного пилота, управляющего дроном, о необходимости прервать текущую миссию. Поэтому само собой разумеется, насколько опасным может быть любой сбой в связи.
В течение одного из сессии NestGen'23Мы поговорили с Дэниелом О'Ши, директором по глобальным продажам и работе с клиентами в компании Iris Automation, которая занимается созданием такой авиационной среды, в которой ни один самолет никогда не столкнется в воздухе. Они используют передовые технологии машинного зрения на основе искусственного интеллекта для снижения риска столкновений в воздухе, что имеет решающее значение для безопасной, масштабируемой и эффективной работы в различных отраслях.
Содержание:
- Роль визуальных наблюдателей в полетах за пределами прямой видимости
- Что такое система обнаружения и предотвращения столкновений (DAA)?
- Касия Г.: Наземная система обнаружения и оповещения от Iris Automation.
- Преимущества Casia G для автономной работы дрона за пределами прямой видимости (BVLOS) в режиме «дрона в коробке»
- Интеграция с FlytBase для безопасного дистанционного управления дронами.
- Разрешения на полет за пределами прямой видимости (BVLOS) с системами обнаружения и предотвращения столкновений.
- Дальнейший путь
Роль визуальных наблюдателей в полетах за пределами прямой видимости
Прежде чем углубляться в особенности различных типов и доступных технологий обнаружения и предотвращения столкновений (DAA), необходимо сначала понять роль визуальных наблюдателей и необходимость их присутствия.
Например, Федеральное управление гражданской авиации (FAA) В Соединенных Штатах определены эксплуатационные требования, которые должны быть выполнены перед запуском беспилотных летательных аппаратов. Для всех операций с дронами, не имеющих разрешения в соответствии с Частью 107.33, требуется наличие визуального наблюдателя, выполняющего следующие функции:
Источник: https://www.govinfo.gov/content/pkg/CFR-2022-title14-vol2/pdf/CFR-2022-title14-vol2-sec107-31.pdf
Дэн объясняет, как такой человекоцентричный подход может быть одновременно ресурсоемким и ограниченным с точки зрения непрерывного мониторинга. Он иллюстрирует это следующими изображениями:
В зоне действия дрона могут находиться объекты, например, небольшой параплан, не умеющий управляться, без шума двигателя. Человеку может быть сложно точно идентифицировать такой объект и сообщить об этом на пульт управления. командир воздушного судна (PIC).
Дэн также ссылается на исследование Авиационного университета Эмбри-Риддл под названием «Обнаружение и оценка потенциальной опасности столкновений самолетов и малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с помощью визуальных наблюдателей», в котором говорится следующее:
«В ходе 26 перехватов участники переоценили доступное время для перехвата беспилотного летательного аппарата…» Это довольно тревожное открытие, поскольку склонность визуального наблюдателя переоценивать доступное время реакции может привести к задержке маневров уклонения или предотвращение столкновений.
[Исследование 2009 года] убедительно показало, что визуальные наблюдатели относительно плохо оценивают расстояние и высоту. Данное исследование дополнительно подтверждает вывод [этого исследования]… Операторам малых БПЛА не следует полагаться исключительно на визуальных наблюдателей при оценке расстояния, поскольку данные свидетельствуют о том, что способность визуальных наблюдателей точно оценивать расстояние крайне низка..
Источник: https://commons.erau.edu/ijaaa/vol4/iss4/4/
{ {guide} }
Кроме того, по мере расширения использования дронов представьте себе объем ресурсов и персонала, необходимых для постоянного наблюдения за небом. Поэтому крайне важно использовать новейшие технологии и инновации для проведения безопасных и эффективных операций за пределами прямой видимости, не зависящих от человеческого зрения.
Итак, как же нам решить эту проблему?
По словам Дэна, решение заключается в технологии обнаружения и предотвращения столкновений, работающей на основе искусственного интеллекта.
Итак, что же такое система обнаружения и предотвращения столкновений (DAA)?
Система обнаружения и предотвращения столкновений (DAA) позволяет операторам автономно обнаруживать и избегать других летательных аппаратов и препятствий. Эти системы используют датчики, такие как радарные, акустические и визуальные, для обнаружения и предотвращения столкновений с препятствиями в воздушном пространстве.
Благодаря технологии DAA дроны могут безопасно работать за пределами прямой видимости, расширяя диапазон своих возможностей и областей применения.
Совместно работающие и несовместно работающие летательные аппараты
Ряд доступных на рынке систем DAA поддерживают только самолеты, работающие в режиме совместной работы. Системы совместной работы включают в себя самолеты, местоположение и траектория которых в реальном времени известны и могут быть отображены. Интеграция систем совместной работы в вашу концепцию оперативной деятельности (Conop) выгодна и повышает общую безопасность полета.
Наличие A-DSB Отображение совместного трафика приемником - это позитивный шаг, не представляющий угрозы безопасности. Однако при проведении операций на больших высотах и на больших расстояниях полагаться исключительно на совместное обнаружение может быть недостаточно для обеспечения полного охвата.
Несогласованные полеты, не имеющие таких систем, представляют собой проблему.
Дэн отмечает: «Точный процент несовместных полетов в различных воздушных пространствах установить сложно, поскольку он варьируется в зависимости от страны и региона. Хотя некоторые оценки предполагают...» около 15% Показатели количества не сотрудничающих с воздушным движением самолетов в воздушном пространстве США могут значительно колебаться в зависимости от местоположения, и в некоторых сельских районах может наблюдаться более высокая частота таких полетов. Это подчеркивает острую необходимость в эффективных технологиях обнаружения и предотвращения столкновений, специально предназначенных для выявления не сотрудничающих с воздушным движением самолетов.
Типы систем DAA
Радар: Одним из наиболее известных типов технологий обнаружения и предотвращения столкновений является радар. Радиолокационные системы излучают радиоволны, которые отражаются от объектов в окружающей среде и возвращаются к приемнику радара. Системы обнаружения и предотвращения столкновений с помощью радаров могут работать в любых погодных условиях. Однако у них есть такие проблемы, как дорогостоящее оборудование, помехи от частиц и низковысотных объектов, высокие требования к мощности и необходимость получения дополнительных разрешений от регулирующих органов.
Плюсы
Минусы
- На борту или на земле
- Подходит для ночного времени и любой погоды.
- Дальность обнаружения 3-3,5 км
- Азимут 120 градусов, угол места 45 градусов на каждую панель.
- Хорошо известно регулирующим органам
- Дороговато
- Проблемы, связанные с наличием твердых частиц в воздухе и помехами на малой высоте.
- Кривизна Земли, а также наземные препятствия затрудняют наблюдение за низколетящими самолетами на больших расстояниях.
- Высокий SWAP
- Вопросы общественного признания
- В США требуется получение дополнительных разрешений от регулирующих органов, таких как Федеральное управление гражданской авиации (FAA).
АкустическийЭти системы используют микрофоны для обнаружения звука других летательных аппаратов. Такие системы могут обнаруживать самолеты на расстоянии до 10 километровЭто делает их эффективным вариантом для обнаружения на больших расстояниях. Акустические системы также пригодны для использования в любых погодных условиях и имеют низкое энергопотребление. Однако они могут испытывать проблемы с точностью определения местоположения и могут не различать приближающиеся и удаляющиеся самолеты.
Плюсы
Минусы
- На борту или на земле
- Пассивная система, не требует одобрения FCC.
- Диапазон обнаружения варьируется от 2 до 10 км.
- 360 градусов ДЛЯ
- Подходит для любой погоды
- Низкое энергопотребление и меньший вес
- Более высокая степень принятия общественностью
- Сниженная цена
- Точность позиционирования
- Высокий уровень шума негативно влияет на производительность.
- Наиболее подходит для операций с низкой плотностью населения и низкой интенсивностью воздушного движения.
- Не удается обнаружить воздушные шары, планеры, парашютистов.
Оптический: Эти системы используют камеры и другие датчики для визуального обнаружения других летательных аппаратов. Они являются пассивными, то есть не излучают никаких сигналов, которые могли бы создавать помехи для другого оборудования. Оптические системы обеспечивают высокую точность и легко различают разные типы летательных аппаратов. Однако их возможности ограничены погодными условиями, и для эффективной работы им требуется определенный уровень освещенности. Кроме того, оптические системы имеют ограниченную дальность обнаружения по сравнению с радаром.
Плюсы
Минусы
- На борту или на земле
- Пассивная система, не требует одобрения FCC.
- Высокая эффективность обнаружения и возможность отслеживания нескольких целей одновременно.
- Хорошо подходит для обнаружения на малых высотах.
- Меньшее энергопотребление, меньший вес, чем у радара.
- Полярное поле зрения 80 градусов по горизонтали и 40 градусов по вертикали
- 2,1 км на борту, 2,8 км на земле
- Более высокая степень принятия общественностью
- Точные классификации
- Только дневной свет (в данный момент!)
- Из-за плохой погоды возникли трудности.
- По-прежнему сохраняются опасения по поводу размеров, веса и энергопотребления на борту.
Представляем Casia G: наземную систему обнаружения и оповещения от Iris Automation.
На основе оптического зрения, Касия Г. Это наземная система наблюдения от компании Iris Automation, предназначенная для непрерывного мониторинга воздушного пространства и обеспечения безопасности операций с БПЛА от вторжения посторонних летательных аппаратов. В датчиках используются запатентованные компанией Iris технологии искусственного интеллекта и компьютерного зрения, обеспечивающие... Полнооптический объектив, поле зрения 360° для обнаружения и оповещения о любых сотрудничающих или не сотрудничающих воздушных судах в пределах зоны действия Радиус 2 км от местоположения датчикаИх система:
- Обеспечивает очистку воздушного пространства для эксплуатации беспилотных летательных аппаратов.
- Обладает возможностью расширения до неограниченного диапазона с использованием нескольких узлов.
- Не скучает, не устает и не отвлекается, в отличие от людей, воспринимающих мир визуально.
- Резервное питание и полезная нагрузка БПЛА
В чём польза этой системы для автономных операций беспилотных летательных аппаратов, находящихся за пределами прямой видимости (BVLOS)?
Наземные системы обнаружения и предотвращения столкновений (DAA) для беспилотных летательных аппаратов, такие как Casia G, вызывают значительный интерес благодаря своей простоте и способности сохранять габариты, вес и энергопотребление (SWAP) летательного аппарата. Они не требуют сложной интеграции в систему управления полетом и обеспечивают необходимую визуализацию воздушного пространства. Дальность мониторинга Casia G также может быть расширена за счет добавления дополнительных блоков для формирования сети узлов обнаружения и ячеистой структуры.
Эти системы можно было бы легко разместить рядом с Дрон в коробке Решения DIAB (DIAB) для самых отдаленных мест, позволяющие выполнять автономные повторяющиеся операции в контролируемом воздушном пространстве, избегая при этом столкновений.
Интеграция с FlytBase для безопасного дистанционного управления дронами.
FlytBase - это корпоративная программная платформа, которая обеспечивает полностью автоматизированные операции за пределами прямой видимости (BVLOS) с использованием системы дронов в коробке из удаленных командных центров.
Благодаря интеграции с системой Casia G, панель управления FlytBase предоставляет данные в режиме реального времени о нежелательных летательных аппаратах, включая тип, телеметрию в реальном времени и местоположение на карте. Дистанционные операторы дронов могут отслеживать состояние и радиус действия датчика Casia G и получать немедленные оповещения в случае обнаружения несанкционированных летательных аппаратов в зоне их действия.
Для обеспечения безопасных полетов за пределами прямой видимости (BVLOS) FlytBase предлагает различные функции безопасности, включая отказоустойчивые конфигурации для экстренных ситуаций, таких как потеря связи с пультом управления, низкий заряд батареи или проблемы с подключением к интернету. В таких случаях дрон автономно возвращается на док-станцию. Кроме того, операторы могут создавать Бесполетные зоны (ЗОНА запрета полетов) для предотвращения проникновения дронов в запрещенное воздушное пространство, что повышает общую безопасность полетов и соответствие требованиям.
Читать далее: https://dronedj.com/2022/11/14/flytbase-bvlos-drone-iris-automation/
Разрешения на полет за пределами прямой видимости (BVLOS) с системами обнаружения и предотвращения столкновений.
Федеральное управление гражданской авиации (FAA) применило разумный подход, включив в свои разрешения пункт о «защите», признавая, что полёты на высоте менее 50 футов от земли или сооружения, вероятно, безопаснее для других воздушных судов. Для осуществления настоящих полётов за пределами прямой видимости (BVLOS) Федеральное управление гражданской авиации (FAA) требует наличия какой-либо системы обнаружения и предотвращения столкновений.Независимо от того, осуществляется ли сотрудничество или нет, все они интегрированы в операционную деятельность.
Хотя некоторые компании получили разрешения на полеты на высоте до 1000 футов над уровнем земли, ограничение в 50 футов может быть ограничительным и потенциально опасным для определенных видов деятельности. Главная цель внедрения системы DAA - преодоление 50-футового предела, как это уже сделали некоторые клиенты, используя технологии, подобные нашей.
Эта концепция применима не только к FAA, но и к другим регулирующим органам, таким как Transport Canada и EASA. В настоящее время выдается ряд разрешений, устанавливающих новый стандарт использования систем и стратегий обнаружения и предотвращения столкновений в соответствии с правилами FAA 107.31.
Также необходимо описать меры, которые будут применяться в случае потери возможности обнаружения и предотвращения столкновений. Это может включать наличие резервных систем или четкий план того, как БПЛА будет избегать препятствий и других летательных аппаратов в случае потери возможности обнаружения и предотвращения столкновений. Важно сотрудничать с регулирующими органами, чтобы убедиться, что предлагаемые меры приемлемы и обеспечивают адекватный уровень безопасности.
Недавно компания Aerodyne, ведущий поставщик решений для предприятий, использующих дроны, заявила о следующем: Успешно получили разрешение на отклонение от требований раздела 107.31 правил FAA с помощью системы обнаружения и предотвращения столкновений Casia G и платформы FlytBase проводить операции с использованием дронов на производственном заводе P&G в Лиме, штат Огайо, без участия визуальных наблюдателей.
Далеко впереди
Хотя визуальное наблюдение со стороны человека по-прежнему важно, технологические решения обеспечивают масштабируемость и значительные преимущества. Эти решения следует рассматривать как тактические меры по снижению рисков, дополняющие другие протоколы безопасности. Камеры, датчики и передовые технологии безопасности обеспечивают более высокую точность, непрерывный мониторинг и реагирование в режиме реального времени, повышая безопасность операций с дронами и открывая двери для более совершенных приложений в будущем.
Дальнейшие инновации и совершенствование технологий DAA будут иметь решающее значение для эффективного решения сложных ситуаций, снижения рисков и безопасной интеграции дронов в третье измерение мира.
Раскройте весь потенциал DJI Dock 2 с помощью FlytBase
Обратитесь к нашим экспертам.