En la industria de los drones, se llama "detectar y evitar el problema". Permitir que los drones detecten las aeronaves cercanas y se aparten de su camino ha sido durante mucho tiempo una de las barreras más formidables entre una tecnología limitada a aplicaciones especializadas y una que alcanza su potencial.

"Existen innumerables aplicaciones beneficiosas para los drones, "dijo Mark Blanks, el director de la Asociación de Aviación del Atlántico Medio de Virginia Tech (MAAP). "Pero para que sean prácticos y escalables, la industria necesita tecnología que esté probada que puede permitir una autonomía mucho mayor, especialmente en detectar y evitar ".

MAAP es uno de los siete sitios de prueba designados por la FAA para liderar la investigación que respalda la integración de drones en el espacio aéreo nacional. Ahora han acercado a la industria a una solución para uno de sus desafíos clave con una evaluación del mundo real de un sistema de detección y evitación "de extremo a extremo":un conjunto de componentes que permite que un dron no solo detecte intrusos. , pero para maniobrar autónomamente fuera del camino.

Las pruebas fueron la culminación de un proyecto de un año llamado RAAVIN, la última entrega de una colaboración de larga duración entre MAAP y la NASA que investiga posibles soluciones para detectar y evitar.

Una de las razones por las que la tecnología de detección y evitación es tan crucial para la industria es porque puede permitir vuelos de mayor distancia al liberar a un dron de su dependencia de la vista de su piloto en tierra o de un observador visual cercano.

La ley federal requiere que todas las aeronaves tengan una forma de ver y evitar el tráfico aéreo. Para que los drones compartan el espacio aéreo de forma segura, necesitan poder cumplir con este requisito. Pero mientras que el piloto de un avión tripulado siempre puede escanear el espacio aéreo desde la cabina, el piloto de un dron pierde la capacidad de garantizar que el espacio aéreo esté despejado en el momento en que el dron vuela más allá del punto en el que puede escanear visualmente sus alrededores.

Es por eso que las regulaciones de la FAA para vuelos comerciales de drones estipulan que el dron debe permanecer dentro de la línea de visión de su operador.

El requisito de línea de visión puede no aplicarse si el operador puede argumentar que la operación específica que está proponiendo se puede realizar de manera segura. Pero para que los drones alcancen su potencial económico, esos vuelos más largos deberán ser rutinarios, no autorizado por aprobaciones individuales otorgadas caso por caso. Eso no sucederá hasta que los investigadores puedan desarrollar una tecnología, o un conjunto de tecnologías, que puede replicar la capacidad de los ojos de un piloto para escanear el cielo.

Los principales competidores son los sensores ópticos, sensores acústicos, y radar. Pero la detección es solo un tercio del rompecabezas:el sistema también debe ser capaz de detectar condiciones inseguras y dirigir una maniobra de evitación adecuada.

"Estamos llegando al punto en el que estos tres componentes:la detección, alerta, y evitar piezas:son lo suficientemente maduros para poder ensamblarlos y obtener buenos resultados de la prueba, "dijo John Coggin, Ingeniero jefe de MAAP, que supervisó el proyecto RAAVIN.

Para poner a prueba un sistema prometedor, el equipo de investigación equipó un dron multirotor con un radar Echodyne de última generación y un sistema de software de detección y evitación de la NASA llamado ICAROUS.

En una instalación de prueba rural cerca de Blacksburg, el equipo ejecutó una serie de posibles escenarios de encuentro entre el dron y el avión "intruso":otro dron, operado por la NASA, y un Cessna pilotado por pilotos de la Liberty University, en el que el intruso parecía estar en un camino que lo acercaría demasiado al dron.

Si los algoritmos de radar y navegación funcionaron juntos con éxito, el dron maniobraría fuera del camino para preservar una zona de amortiguación en forma de disco de hockey que define una distancia segura entre él y otras aeronaves.

"La primera vez que le permitimos ejecutar su maniobra autónoma, Yo estaba muy emocionado, "Coggin recordó." El software ICAROUS de la NASA ordenó una maniobra suave para mantenerse alejado de la aeronave tripulada y el dron se comportó como se suponía ".

"Este fue uno de los momentos más emocionantes que he vivido en el sitio de prueba, presenciar cómo un sistema autónomo reemplaza lo que hace el piloto cuando se trata de detectar y evitar, " él dijo.

Lou Glaab, el subdirector de la rama de ingeniería de sistemas aeronáuticos en el Centro de Investigación Langley de la NASA y el investigador principal de la NASA en el proyecto, agregó que "RAAVIN fue un gran esfuerzo de colaboración entre MAAP y la NASA y movió significativamente el estado del arte en sentido autónomo y evitó la tecnología con resultados que se pueden aprovechar para futuros desarrollos y pruebas".

Cuando el equipo procesó los datos posteriormente, medir el punto de aproximación más cercano entre cada intruso y el dron y comparar las coordenadas que informó el radar para la ubicación de los intrusos con sus propios registros de GPS, reforzó el éxito de la prueba.

"Es difícil saber en el campo exactamente qué tan bien está funcionando, "dijo Andrew Kriz, el ingeniero MAAP que dirigió el trabajo práctico del proyecto. "Cuando comenzamos a extraer los datos y a animarlos, pudimos ver que tenía dos aviones que se acercaban de frente y cuando el radar vio el tráfico, giró gradualmente a la derecha y se apartó del camino. Es realmente genial verlo funcionar ".

Las pruebas también arrojaron luz sobre algunos de los desafíos que enfrenta la tecnología para detectar y evitar cuando se usa en un entorno complejo del mundo real. y oportunidades para seguir trabajando, por ejemplo, mejorar la capacidad del sistema integrado para identificar y rechazar objetivos falsos.

Kriz, Coggin y el equipo MAAP continúa trabajando con la NASA para abordar esos desafíos, optimizar la capacidad y confiabilidad del radar y los algoritmos para acercarse a una solución práctica para detectar y evitar.