Simulación y Caracterización de los Impactos del Viento en el Rendimiento de Vuelo de sUAS para la Reconstrucción de Escenas de Accidentes
Autores: Chu, Tianxing; Starek, Michael J.; Berryhill, Jacob; Quiroga, Cesar; Pashaei, Mohammad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulación y Caracterización de los Impactos del Viento en el Rendimiento de Vuelo de sUAS para la Reconstrucción de Escenas de Accidentes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistemas de aeronaves no tripuladas
Viento
Reconstrucción de escenas de accidentes
SUAS
Software de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de aeronaves no tripuladas pequeñas (sUAS) han surgido como plataformas prometedoras para la reconstrucción de escenas de accidentes a través de la fotogrametría de estructura a partir de movimiento (SfM). Sin embargo, los accidentes automovilísticos tienden a ocurrir en condiciones climáticas adversas que generalmente representan riesgos aumentados para la operación de sUAS en el cielo. El viento es un factor ambiental típico que puede causar condiciones climáticas adversas, y las respuestas de los sUAS a diversas condiciones de viento han sido poco estudiadas en el pasado. Para cerrar esta brecha, se emplea en este estudio software de simulación de vuelo de sUAS comerciales y de código abierto para analizar los impactos de la velocidad del viento, la dirección y la turbulencia en la capacidad de los sUAS para seguir la ruta preplanificada y la resistencia de la misión de vuelo. Esta simulación utiliza las capacidades de vuelo típicas de las plataformas de sUAS tipo cuadricóptero que se han utilizado cada vez más para la gestión de incidentes de tráfico. Se realizan incrementos graduales en la velocidad del viento, la dirección y la turbulencia. Se utilizan el error promedio en 3D, la desviación estándar, el uso de batería y el tiempo de vuelo como métricas estadísticas para caracterizar los impactos del viento en la estabilidad y resistencia del vuelo. Se realizan análisis tanto estadísticos como visuales. Los resultados de la simulación sugieren operar el cuadricóptero simulado cuando la velocidad del viento es inferior a 11 m/s bajo niveles de turbulencia ligera a moderada para un rendimiento óptimo de vuelo en misiones de reconstrucción de escenas de accidentes, medido en términos de precisión posicional, tiempo de vuelo requerido y uso de batería. También se documentan las principales lecciones aprendidas para el diseño de vuelo de sUAS tipo cuadricóptero en condiciones ventosas para la cartografía de escenas de accidentes.
Descripción
Los sistemas de aeronaves no tripuladas pequeñas (sUAS) han surgido como plataformas prometedoras para la reconstrucción de escenas de accidentes a través de la fotogrametría de estructura a partir de movimiento (SfM). Sin embargo, los accidentes automovilísticos tienden a ocurrir en condiciones climáticas adversas que generalmente representan riesgos aumentados para la operación de sUAS en el cielo. El viento es un factor ambiental típico que puede causar condiciones climáticas adversas, y las respuestas de los sUAS a diversas condiciones de viento han sido poco estudiadas en el pasado. Para cerrar esta brecha, se emplea en este estudio software de simulación de vuelo de sUAS comerciales y de código abierto para analizar los impactos de la velocidad del viento, la dirección y la turbulencia en la capacidad de los sUAS para seguir la ruta preplanificada y la resistencia de la misión de vuelo. Esta simulación utiliza las capacidades de vuelo típicas de las plataformas de sUAS tipo cuadricóptero que se han utilizado cada vez más para la gestión de incidentes de tráfico. Se realizan incrementos graduales en la velocidad del viento, la dirección y la turbulencia. Se utilizan el error promedio en 3D, la desviación estándar, el uso de batería y el tiempo de vuelo como métricas estadísticas para caracterizar los impactos del viento en la estabilidad y resistencia del vuelo. Se realizan análisis tanto estadísticos como visuales. Los resultados de la simulación sugieren operar el cuadricóptero simulado cuando la velocidad del viento es inferior a 11 m/s bajo niveles de turbulencia ligera a moderada para un rendimiento óptimo de vuelo en misiones de reconstrucción de escenas de accidentes, medido en términos de precisión posicional, tiempo de vuelo requerido y uso de batería. También se documentan las principales lecciones aprendidas para el diseño de vuelo de sUAS tipo cuadricóptero en condiciones ventosas para la cartografía de escenas de accidentes.