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Operaciones de UAV y Evaluación de la Capacidad de Vertipuertos con un Gemelo Digital de Realidad Mixta para la Viabilidad de la Movilidad Aérea Urbana Futura

Autores: Zhao, Junjie; Wen, Zhang; Mohanta, Krishnakanth; Subasu, Stefan; Fremond, Rodolphe; Su, Yu; Kallaka, Ruechuda; Tsourdos, Antonios

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Operaciones de UAV y Evaluación de la Capacidad de Vertipuertos con un Gemelo Digital de Realidad Mixta para la Viabilidad de la Movilidad Aérea Urbana Futura


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Estudio
Gemelo digital
Operaciones de vertiport
Movilidad aérea avanzada
Vehículos aéreos no tripulados
Operaciones eVTOL

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio presenta un marco de gemelo digital (DT) de alta fidelidad diseñado para evaluar y mejorar las operaciones de vertiport para la Movilidad Aérea Avanzada (AAM). Al integrar Unreal Engine, AirSim y Cesium, el marco permite la simulación en tiempo real de Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV), incluyendo operaciones de despegue y aterrizaje vertical eléctrico no tripulado (eVTOL) en condiciones nominales y perturbadas, como mal tiempo y fallos de motor. El DT apoya la visualización interactiva y el análisis sin riesgos de los protocolos de toma de decisiones, los diseños de vertiport y las estrategias de manejo de UAV en múltiples escenarios. Para validar el realismo del sistema, experimentos de realidad mixta que involucran UAV físicos, actuando como sustitutos de plataformas eVTOL, demuestran consistencia entre las simulaciones y los comportamientos de vuelo en el mundo real. Estas pruebas basadas en UAV confirman la aplicabilidad del entorno DT a AAM. Algoritmos inteligentes detectan áreas de Aproximación Final y Despegue (FATO) y ajustan las trayectorias de vuelo para un despegue y aterrizaje sin problemas. Se incorporan datos ambientales en vivo para la evaluación dinámica de riesgos y el ajuste operativo. Se propone un método estructurado de evaluación de capacidad, modelando restricciones que incluyen el tiempo de rotación, límites de infraestructura, requisitos de carga y retrasos de emergencia. Se introducen estrategias de mitigación, como la carga ultra-rápida y la reconfiguración del diseño, para restaurar el rendimiento. Este DT proporciona una base escalable, integrada con drones y basada en datos para la optimización de vertiport y la planificación regulatoria, apoyando una integración segura y resiliente en el ecosistema AAM.

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