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Los aviones autónomos avanzan con éxito en las pruebas de detección y evitación por radar

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La perspectiva de los aviones autónomos en nuestros cielos ha avanzado después de que las campañas de prueba de los sistemas de detección y evasión basados en radares hayan alcanzado hitos clave en Estados Unidos.

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El uso de futuros vehículos aéreos autónomos, como los drones y los taxis aéreos eVTOL, a veces denominados Movilidad Aérea Avanzada (AAM), sólo será posible si se desarrolla la capacidad operativa más allá de la línea de visión (BVLOS) y se demuestra su seguridad a las autoridades de aviación.

Una parte fundamental de las operaciones BLVOS es la tecnología autónoma de detección y evitación (D&A). La tecnología D&A permite a las aeronaves evitar objetos imprevistos en el aire, incluidos los que no tienen transpondedores, como los drones o cometas de aficionados.

Una forma de conseguirlo es utilizar cámaras y algoritmos de visión por ordenador. El Casia I y el Casia X de Iris Automation, que utilizan un sistema de cámaras de 360˚, están disponibles desde el pasado mes de abril y se instalan a bordo de las aeronaves para proporcionar la funcionalidad D&A.

Iris, que ha desarrollado y probado su tecnología durante los últimos siete años, también ofrece una versión en tierra llamada Casia G que utiliza la misma tecnología.

Los sistemas de D&A basados en radares funcionan de forma diferente a los sistemas basados en cámaras. Pueden utilizar datos procedentes de múltiples fuentes, incluidos los radares terrestres y los instalados en las aeronaves, para detectar objetos en el aire y emitir órdenes que eviten las colisiones.

La capacidad de D&A mediante el uso de radares en el aire ha demostrado ser un desafío. El radar debe tener un gran alcance debido a las altas velocidades y ser capaz de distinguir el tráfico aéreo del desorden del suelo, incluidos los coches en movimiento. Además, es necesario disponer de información precisa sobre la ubicación para entender los ecos del radar.

Pruebas de detección y evitación de Honeywell

Recientemente han concluido con éxito en EE.UU. dos programas de pruebas diferentes para sistemas de detección y evitación basados en radares.

En uno de ellos, celebrado en Phoenix (Arizona), se probó el sistema de radar IntuVue RDR-84K de Honeywell y en otro, celebrado en Fort Worth (Texas), se demostró el sistema QuantiFLYTM de Bell. Ambos sistemas cambiaron de forma autónoma el rumbo de un dron cuando se detectó una aeronave en rumbo de colisión durante los vuelos de prueba.

Honeywell dijo que las recientes pruebas de su IntuVue RDR-84K demostraron que el radar puede detectar el tráfico aéreo y decidir de forma autónoma un curso de acción sin intervención humana por primera vez.

Sapan Shah, director de producto de movilidad aérea avanzada de Honeywell Aerospace, declaró: "Hemos preparado el juego de la gallina definitivo, pero el RDR-84K simplemente no dejó que estos aviones se pusieran en peligro.

"Se trata de un salto adelante en la seguridad que podría tener repercusiones de gran alcance en toda la aviación"

Tráfico no cooperativo

Los pilotos y el control del tráfico aéreo confían en que las aeronaves que cooperan transmitan su ubicación mediante transpondedores a bordo. Los objetos sin transpondedores (drones, cometas, pájaros y aviones con transpondedores averiados) se denominan tráfico "no cooperante".

Según Honeywell, las pruebas realizadas en Arizona demostraron que el RDR-84K puede detectar el tráfico no cooperante cuando está montado en helicópteros y drones.

Con ambos drones en piloto automático, los ingenieros de Honeywell hicieron volar dos drones cuadricópteros directamente uno contra otro a 300 pies de altura en un lugar de pruebas en el desierto.

Durante varios vuelos de prueba, el dron equipado con el RDR-84K detectó al dron "intruso" que no cooperaba y evaluó su trayectoria de vuelo. A continuación, calculó una maniobra de evasión y se encargó de la navegación, volando a la izquierda, a la derecha, hacia arriba, hacia abajo o deteniéndose en el aire, en función de los vientos y otros factores.

Una vez pasado el peligro de colisión, el radar liberó el control del dron y el piloto automático lo guió de vuelta a su curso original.

A continuación, el equipo desafió al RDR-84K con encuentros cada vez más difíciles, como acercarse desde abajo para confundirse con el terreno y desde ángulos desplazados, poniendo a prueba la visión periférica y la capacidad de detección angular del radar. En otros vuelos, el equipo ordenó al radar que esperara más tiempo antes de actuar, obligándole a realizar maniobras más agresivas.

"El radar ha hecho todo lo que le hemos pedido", dijo Larry Surace, ingeniero jefe de sistemas del RDR-84K de Honeywell Aerospace. "Vio el peligro inmediatamente y ejecutó con éxito múltiples maniobras de evasión"

El pequeño radar RDR-84K cuenta con un procesador a bordo que utiliza la tecnología monopulso, un sistema de haces superpuestos que aumenta la precisión y elimina las interferencias del terreno para ver objetivos a una distancia de hasta 3 km (2 millas). El radar dirige sus haces electrónicamente, por lo que no tiene partes móviles.

Bell prueba el sistema en tierra

Mientras tanto, en Fort Worth, Texas, el fabricante de helicópteros Bell ha estado probando su tecnología D&A basada en tierra utilizando su Autonomous Pod Transport's (APT) de forma similar.

Las pruebas fueron una extensión de un programa de investigación de la NASA llamado proyecto de Integración de Sistemas y Operacionalización (SIO) que concluyó el año pasado. Según Bell, las recientes pruebas demostraron la capacidad de su tecnología para integrarse con los sistemas de radar terrestres.

El objetivo de la demostración SIO era ejecutar una misión BVLOS en un espacio aéreo complejo utilizando la tecnología D&A para vigilar el espacio aéreo en busca de intrusos naturales, utilizando el helicóptero comercial 429 de Bell y la aeronave no tripulada APT.

El sistema QuantiFLYTM de Bell, una nueva unidad de comunicación de aeronaves impulsada por Truth Data que ofrece una supervisión automática de los datos de vuelo (FDM), se utilizó en el Bell 429 para registrar los datos de telemetría de la aeronave.

Matt Holvey, director de sistemas inteligentes de Bell, declaró: "Estamos encantados de demostrar la eficacia de las soluciones de supervisión en tierra como parte de la infraestructura de los UAS [sistemas aéreos no tripulados].

"La monitorización por radar, ya sea aérea o terrestre, puede convertirse en una parte importante del reparto de drones, los servicios de aerotaxi y otros aspectos del ecosistema de los AAM, en constante expansión"

Socios locales

Los ingenieros utilizaron sistemas de radar para vigilar el complejo espacio aéreo de la zona de innovación en movilidad de AllianceTexas (MIZ) y rastrear los sistemas de aeronaves tripuladas y no tripuladas.

La empresa local de aviación Hillwood también proporcionó varios emplazamientos para la instalación del radar, y las pruebas se realizaron en el Centro de Pruebas de Vuelo de AllianceTexas, situado a 6,4 km al norte del aeropuerto Alliance de Fort Worth.

"Nos sentimos honrados de asociarnos con Bell para poner en marcha las iniciativas de prueba, ya que trabajan con la NASA para sentar las bases del futuro de las tecnologías aéreas en ciernes", dijo Christopher Ash, vicepresidente senior de desarrollo de negocios de aviación de Hillwood. "Los datos que reciban de estos esfuerzos permitirán a la industria avanzar en la comercialización de esta tecnología en múltiples plataformas"

Además, Microsoft proporcionó AirSim, una herramienta de simulación para el entrenamiento de sistemas autónomos, que proporcionó a Bell un entorno Digital Twin para modelar el vuelo de la Extensión SIO de la NASA en el mundo virtual antes de volar por el corredor. Esto permitió al equipo realizar pruebas simuladas en el mundo real de la aeronave APT en una amplia gama de escenarios sin ningún riesgo para la seguridad y a una fracción del coste y el tiempo necesarios.

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