Evaluación del Éxito de la Simulación del Aterrizaje de Precisión del Vehículo Aéreo No Tripulado Proporcionado por un Sistema Nuevamente Diseñado para el Aterrizaje de Precisión en un Área Montañosa
Autores: Kurdel, Pavol; Gecejová, Natália; ekovi, Marek; Yakovlieva, Anna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación del Éxito de la Simulación del Aterrizaje de Precisión del Vehículo Aéreo No Tripulado Proporcionado por un Sistema Nuevamente Diseñado para el Aterrizaje de Precisión en un Área Montañosa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículo aéreo no tripulado
Operaciones de búsqueda y rescate
Terreno montañoso
Vuelo autónomo
Sistema de aterrizaje
Sistema de aterrizaje Doppler de frecuencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de vehículos aéreos no tripulados es la más avanzada y útil en casi todas las áreas de interés en el trabajo humano. Estos dispositivos se vuelven autónomos y pueden cumplir una variedad de tareas, desde la obtención de imágenes y datos hasta operaciones de búsqueda y rescate. El entorno más desafiante para las operaciones de búsqueda y rescate es el área montañosa. Este artículo está dedicado a la descripción teórica y las pruebas de simulación de un método prototipo de aterrizaje de UAV ligeros y de peso medio utilizados como dispositivos suplementarios para SAR (búsqueda y rescate) y HEMS (servicio médico de emergencia en helicóptero) en terrenos montañosos de difícil acceso. El vuelo autónomo de un UAV en terreno montañoso tiene muchas especificidades y generalmente se realiza de acuerdo con puntos de mapa predeterminados (marcadores) cargados directamente en el software de control del UAV. Es necesario caracterizar cada punto volado en la línea de ruta de vuelo elegida con antelación y, por lo tanto, conocer sus coordenadas geográficas exactas (longitud, latitud y altura del punto sobre el terreno), y el sistema de control del UAV debe reaccionar al cambio en el clima y otras condiciones en tiempo real. Por lo general, es difícil hacer esta previsión con suficiente antelación, principalmente cuando se utilizan UAV como dispositivos suplementarios para las necesidades de HEMS o MRS (servicio de rescate en montaña). La fase más desafiante es el acercamiento final y el aterrizaje del UAV, especialmente si se produce una pérdida de señal GNSS (sistema de navegación por satélite global), como en el área determinada del Valle Frío Pequeño en los Altos Tatras Eslovacos, que es infame por la pérdida generalizada de señales GNSS o la conexión de comunicación/control entre el UAV y el piloto-operador en la estación operativa. Para resolver la pérdida de guía, se prueba un nuevo método para guiar y controlar el UAV en su aproximación final y aterrizaje en un área determinada. Se describe brevemente un sistema de navegación de aterrizaje alternativo para UAV en un entorno montañoso específico: el sistema de aterrizaje Doppler de frecuencia (FDLS) diseñado por los autores, que ha sido probado exhaustivamente con la ayuda de inteligencia artificial. Se utiliza una estimación de estabilidad dinámica basada en el registro temporal de la posición actual del UAV, con la ayuda de una señal modulada en frecuencia o modulada en amplitud basada en el prototipo del autor de un sistema de aterrizaje de precisión diseñado para terreno montañoso. Esta solución podría superar los problemas de pérdida de señal GNSS. La investigación presentada evalúa principalmente el éxito de los vuelos de simulación para el UAV suplementario. El éxito de la navegación del UAV para aterrizar en el entorno montañoso en un punto de aterrizaje exacto utilizando las señales de navegación del FDLS se evaluó en más del 95%.
Descripción
La tecnología de vehículos aéreos no tripulados es la más avanzada y útil en casi todas las áreas de interés en el trabajo humano. Estos dispositivos se vuelven autónomos y pueden cumplir una variedad de tareas, desde la obtención de imágenes y datos hasta operaciones de búsqueda y rescate. El entorno más desafiante para las operaciones de búsqueda y rescate es el área montañosa. Este artículo está dedicado a la descripción teórica y las pruebas de simulación de un método prototipo de aterrizaje de UAV ligeros y de peso medio utilizados como dispositivos suplementarios para SAR (búsqueda y rescate) y HEMS (servicio médico de emergencia en helicóptero) en terrenos montañosos de difícil acceso. El vuelo autónomo de un UAV en terreno montañoso tiene muchas especificidades y generalmente se realiza de acuerdo con puntos de mapa predeterminados (marcadores) cargados directamente en el software de control del UAV. Es necesario caracterizar cada punto volado en la línea de ruta de vuelo elegida con antelación y, por lo tanto, conocer sus coordenadas geográficas exactas (longitud, latitud y altura del punto sobre el terreno), y el sistema de control del UAV debe reaccionar al cambio en el clima y otras condiciones en tiempo real. Por lo general, es difícil hacer esta previsión con suficiente antelación, principalmente cuando se utilizan UAV como dispositivos suplementarios para las necesidades de HEMS o MRS (servicio de rescate en montaña). La fase más desafiante es el acercamiento final y el aterrizaje del UAV, especialmente si se produce una pérdida de señal GNSS (sistema de navegación por satélite global), como en el área determinada del Valle Frío Pequeño en los Altos Tatras Eslovacos, que es infame por la pérdida generalizada de señales GNSS o la conexión de comunicación/control entre el UAV y el piloto-operador en la estación operativa. Para resolver la pérdida de guía, se prueba un nuevo método para guiar y controlar el UAV en su aproximación final y aterrizaje en un área determinada. Se describe brevemente un sistema de navegación de aterrizaje alternativo para UAV en un entorno montañoso específico: el sistema de aterrizaje Doppler de frecuencia (FDLS) diseñado por los autores, que ha sido probado exhaustivamente con la ayuda de inteligencia artificial. Se utiliza una estimación de estabilidad dinámica basada en el registro temporal de la posición actual del UAV, con la ayuda de una señal modulada en frecuencia o modulada en amplitud basada en el prototipo del autor de un sistema de aterrizaje de precisión diseñado para terreno montañoso. Esta solución podría superar los problemas de pérdida de señal GNSS. La investigación presentada evalúa principalmente el éxito de los vuelos de simulación para el UAV suplementario. El éxito de la navegación del UAV para aterrizar en el entorno montañoso en un punto de aterrizaje exacto utilizando las señales de navegación del FDLS se evaluó en más del 95%.