¿Qué son los drones sin GPS y por qué son importantes?

Los drones generalmente se orientan usando GPS, lo que ayuda a mantenerlos estables durante el vuelo, lo que permite a los pilotos flotar y asegurarse de que no vuelen por encima del techo de 400 pies requerido por las reglas de la Parte 107 de la FAA.

Pero si está volando en una mina, o en una variedad de otros escenarios, como veremos a continuación, es posible que la señal de GPS simplemente no esté disponible.

Autor de la foto: Volabilidad

La conexión al GPS también puede ser indeseable por las preocupaciones de seguridad percibidas (aunque parece que estas preocupaciones son infundadas).

Cuando se opera en áreas sensibles, como plantas de energía nuclear, donde los datos visuales recopilados por drones podrían afectar directamente la seguridad nacional, cualquier tipo de conexión, ya sea GPS o Internet, puede verse como una responsabilidad, aunque el GPS no requiere una conexión externa. conexión, y por lo tanto debe estar libre de estas preocupaciones.

La capacidad de operar sin GPS también es un requisito fundamental para la FAA en sus futuras consideraciones para incorporar drones al Espacio Aéreo Nacional a través de UTM (Gestión de Tráfico No Tripulado).

. . . uno de los requisitos de la FAA será la capacidad de navegar en caso de una interrupción del GPS. . . porque las señales de GPS a menudo se pueden degradar a bajas altitudes en áreas urbanas, exactamente donde se necesita la mayor precisión.

– NASA

Nota: Le debemos un gran agradecimiento a James Orleff, controlador de tráfico aéreo retirado y actual piloto de UAV, por las notas que nos proporcionó y que nos ayudaron a actualizar la información relacionada con la seguridad que se presenta aquí y en otras partes de este artículo.

¿Qué escenarios requieren drones para volar sin GPS?

Aunque la FAA eventualmente quiere que todos los drones puedan volar sin GPS, hay varios escenarios que requieren esta capacidad en este momento.

Aquí hay una lista de situaciones que requieren drones sin GPS:

• Inspecciones interiores. Al volar dentro de activos como enormes tanques de almacenamiento de petróleo o calderas industriales, acceder al GPS puede ser realmente difícil, si no imposible.
• Minería. Las minas presentan los mismos tipos de desafíos para el GPS que volar dentro de enormes activos sobre el suelo: la señal simplemente no llega.
• Inspecciones de puentes. Volar cerca o debajo de un puente de metal puede interferir con la capacidad de su dron para conectarse al GPS.
• Infraestructura crítica. Es posible que algunas agencias gubernamentales prefieran usar un dron que no dependa de GPS cerca de infraestructura crítica, como bases militares o plantas de energía, debido a una aparente percepción errónea de que el GPS es vulnerable a los riesgos de seguridad. Aunque el GPS no depende de una conexión externa y, por lo tanto, esta preocupación parece infundada, los riesgos de seguridad persisten para algunos que supervisan sitios confidenciales.
• Búsqueda y rescate. Al buscar a una persona desaparecida en un bosque, la señal del GPS puede debilitarse si se requiere que el dron opere bajo la cobertura de árboles. Se aplican consideraciones similares para otras obstrucciones naturales que pueda encontrar durante una misión de búsqueda y rescate.
• Inspección de sitios de desastre. Los escombros y otras obstrucciones pueden interponerse en el camino de una señal de GPS cuando se opera en un sitio de desastre.

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¿Cómo puede volar un dron sin GPS?

Entonces, ¿cómo vuela un dron sin GPS?

Hay algunas formas diferentes. Los sensores visuales integrados pueden ayudar a estabilizar un dron durante el vuelo, y los sensores para evitar obstáculos pueden proporcionar puntos de referencia al dron, lo que le permite flotar en el lugar sin GPS. Estos sensores pueden ayudar al dron a determinar información clave para mantenerse estable y en el aire, incluida la altitud, la ubicación y la inclinación.

Por ejemplo, Elios 2 de Flyability se creó específicamente para volar en interiores y permite la estabilización sin GPS mediante el uso de siete sensores de estabilidad de visión que apuntan en todas las direcciones mientras el dron está en vuelo. Su diseño tolerante a colisiones también lo ayuda a operar con GPS, ya que permite que el dron colisione y siga volando.

Otro enfoque para respaldar el vuelo sin GPS es el uso de SLAM (localización y mapeo simultáneos), un sistema mediante el cual los drones usan sensores visuales y de otro tipo para mapear su entorno en tiempo real, mientras vuelan.

Algunos sistemas SLAM se basan en LiDAR 2D, lo que puede requerir que el piso sea plano u horizontal. Otros sistemas, como el lanzado el año pasado por NT Robotics, utilizan LiDAR 3D, que admite operaciones más complicadas al permitir que el dron construya un mapa 3D con una cobertura completa de 360 ​​grados.

Empresas de drones con tecnología denegada por GPS

Estas son algunas de las empresas que actualmente fabrican tecnología de drones sin GPS.

Autonomía cercana a la Tierra

Autor de la foto: Autonomía cercana a la Tierra

En 2015, como parte del proyecto UTM de la NASA, Near Earth Autonomy recibió una subvención para construir la tecnología para un despegue y aterrizaje seguros y autónomos sin el uso de GPS o mapas. Equipado con esta tecnología, un dron ahora puede navegar sin GPS, permitiéndole encontrar su camino a través de túneles y otras áreas donde las señales satelitales están bloqueadas.

Robótica NT

Autor de la foto: Robótica NT

NT Robotics ha desarrollado un sistema de navegación interior autónomo que permite a los drones realizar inspecciones técnicas dentro de tanques de petróleo, minas, subterráneos, almacenes y otros escenarios interiores, en condiciones donde no hay luz, GPS, piloto o mapas preexistentes. NTR ha desarrollado un software único de control de vehículos aéreos no tripulados para interiores que incluye posicionamiento de precisión, algoritmos de vuelo en superficie totalmente cubiertos, algoritmos de vuelo en obstáculos, un sistema de estabilización de imagen inteligente y calidad de imagen mejorada en condiciones de poca luz.

Mapa flotante de Emesent

Autor de la foto: emergente

La carga útil Hovermap de Emesent es una carga útil de autonomía y mapeo LiDAR basada en SLAM que permite a los drones mapear y explorar entornos desafiantes sin GPS de forma autónoma, más allá de la línea de visión. Mire un seminario web en Commercial UAV News para obtener más información sobre Hovermap.

Volabilidad

Autor de la foto: Volabilidad

Elios 2 de Flyability es un dron de interior que fue hecho para volar en entornos sin GPS, como minas o dentro de calderas industriales. El Elios 2 utiliza sensores de estabilidad de visión para estabilizar el dron en ausencia de GPS. Según Flyabliity, la seguridad de los datos fue otra razón para hacer que el dron fuera capaz de operar sin GPS, ya que los drones de Flyabilty a menudo se usan para inspeccionar infraestructura crítica como plantas de energía nuclear, y la compañía sabía que algunos clientes preferirían tener una opción para evitar conexiones. a GPS o Internet.

Esta lista no es en absoluto exhaustiva. Todo el tiempo escuchamos sobre nuevas empresas que trabajan en capacidades de drones sin GPS, y la lista de empresas que lo ofrecen probablemente seguirá creciendo en los próximos años.

¿Conoce otras empresas que trabajan para desarrollar tecnología de drones para escenarios sin GPS? Comparta lo que sabe en este hilo en el foro de la comunidad UAV Coach.