Control en Tiempo Real de Largo Alcance de un UAV Autónomo Usando Red 4G LTE
Autores: Mohamed, Mohamed Ahmed Mahrous; Oniz, Yesim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control en Tiempo Real de Largo Alcance de un UAV Autónomo Usando Red 4G LTE
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Disponibles comercialmente
UAVs
Red 4G LTE
Raspberry Pi 4B
Controlador de vuelo Pixhawk-2.4
Sistemas LTE
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El rango operativo y la fiabilidad de la mayoría de los UAVs disponibles comercialmente empleados en misiones de vigilancia, agricultura e inspección de infraestructuras son limitados debido al uso de conexiones de radiofrecuencia de corto alcance. Para aliviar este problema, el presente trabajo investiga la posibilidad de control de UAV en tiempo real a larga distancia utilizando una red comercial 4G LTE. La configuración del sistema propuesto consiste en una Raspberry Pi 4B como computadora a bordo, conectada a un controlador de vuelo Pixhawk-2.4 montado en una plataforma de cuadricóptero F450. Se realizaron pruebas de vuelo en condiciones de campo abierto a altitudes de hasta 50 m sobre el nivel del suelo (AGL). La comunicación entre el UAV y la estación de control en tierra se establece utilizando protocolos TCP y UDP. Las pruebas de vuelo demostraron un funcionamiento estable del control remoto, manteniendo un retraso de control promedio de menos de 150 ms y una resolución de calidad de video de 640x480, mientras que el ancho de banda LTE varió de 3 Mbps a 55 Mbps. La distancia de prueba más lejana registrada de alrededor de 4200 km desde el UAV hasta el operador también indica la capacidad de los sistemas LTE para operaciones más allá de la línea de visión. Los resultados muestran que 4G LTE ofrece un método efectivo para extender el rango de los UAV a un costo razonable, pero hay limitaciones en términos de rendimiento de la red, tiempo de vuelo y cumplimiento normativo. Este estudio establece una base esencial para futuras operaciones de UAV que utilizarán sistemas de comunicación 5G/6G y satelitales.
Descripción
El rango operativo y la fiabilidad de la mayoría de los UAVs disponibles comercialmente empleados en misiones de vigilancia, agricultura e inspección de infraestructuras son limitados debido al uso de conexiones de radiofrecuencia de corto alcance. Para aliviar este problema, el presente trabajo investiga la posibilidad de control de UAV en tiempo real a larga distancia utilizando una red comercial 4G LTE. La configuración del sistema propuesto consiste en una Raspberry Pi 4B como computadora a bordo, conectada a un controlador de vuelo Pixhawk-2.4 montado en una plataforma de cuadricóptero F450. Se realizaron pruebas de vuelo en condiciones de campo abierto a altitudes de hasta 50 m sobre el nivel del suelo (AGL). La comunicación entre el UAV y la estación de control en tierra se establece utilizando protocolos TCP y UDP. Las pruebas de vuelo demostraron un funcionamiento estable del control remoto, manteniendo un retraso de control promedio de menos de 150 ms y una resolución de calidad de video de 640x480, mientras que el ancho de banda LTE varió de 3 Mbps a 55 Mbps. La distancia de prueba más lejana registrada de alrededor de 4200 km desde el UAV hasta el operador también indica la capacidad de los sistemas LTE para operaciones más allá de la línea de visión. Los resultados muestran que 4G LTE ofrece un método efectivo para extender el rango de los UAV a un costo razonable, pero hay limitaciones en términos de rendimiento de la red, tiempo de vuelo y cumplimiento normativo. Este estudio establece una base esencial para futuras operaciones de UAV que utilizarán sistemas de comunicación 5G/6G y satelitales.