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Integración de cámaras en sistemas de navegación para UAVs

Una de las capacidades más importantes que nos brinda una plataforma aérea no tripulada es la de disponer de un posición privilegiada para observar lo que ocurre más allá de nuestra línea de vista. Es por esta razón, precisamente, el extensivo uso de UAVs para misiones de tipo ISTAR en las que las plataformas se equipan con diferentes tipos de cámaras y otros sensores de detección y vigilancia.

La grabación desde un vehículo aéreo no tripulado no es una operación trivial: durante el vuelo, el avión se mueve, vibra, está sometido a cambios de luz, las lentes son frágiles etc... Por esta razón, las diferentes marcas especializadas que podemos encontrar en el mercado ofrecen productos cada vez más robustos y permiten capturar imágenes estabilizadas de gran calidad.

El sector de las cámaras gimbal ha evolucionado mucho durante los últimos años consiguiendo mecanismos complejos y de gran resolución a un reducido tamaño, lo que permite su fácil integración en sistemas UAS.

Uno de los retos a los que se enfrentan los fabricantes de gimbals, y al mismo tiempo los fabricantes de plataformas que incorporan estos dispositivos, es la estabilización de la cámara, con el fin de obtener imágenes de calidad para su posterior procesado y extracción de datos de interés. Para ello, no sólo es fundamental la incorporación de buenos sistemas de amortiguamiento de vibraciones, sino que es clave la compensación de los movimientos y aceleraciones experimentados durante el vuelo.

Para dar solución a esta situación, UAV Navigation plantea diferentes niveles en la integración de una cámara gimbal con su autopiloto de manera que nuestros clientes puedan sacar el máximo valor añadido a sus cámaras cuando se emplea en conjunto con nuestro sistema. Así se han planteado tres opciones diferentes de integración de las cámaras:

Integración nivel 1

En la que el autopiloto envía a la cámara información de la dinámica de vuelo (velocidad, posición GNSS, aceleraciones...) permitiéndole su correcta estabilización y operación. Como se ha comentado anteriormente, algunas de las cámaras actualmente disponibles en el mercado incorporan IMUs para el cálculo de la actitud de la plataforma. No obstante, los datos obtenidos a partir del autopiloto y su AHRS, sistemas concebidos para ese fin, poseen algoritmos de estimación más evolucionados y permiten una estabilización más precisa.

Por otra parte, el empleo de los datos a partir del propio autopiloto permite una reducción del coste global al no ser necesario el empleo de cámaras con sistemas inerciales integrados y con un coste más económico así como un peso más reducido.

Integración nivel 2

Con este nivel de integración el usuario puede visualizar las coordenadas hacia las que apunta el objetivo de la cámara ampliando su conciencia situacional.

Además, el usuario puede usar estas coordenadas como referencia en la navegación de la plataforma. Este nivel de integración permite a la plataforma, por tanto, seguir las coordenadas proporcionadas por la cámara (ej. modo 'guiado de cámara'). Esta capacidad puede ser particularmente útil en el seguimiento de objetivos móviles.

Este nivel de integración puede ser conseguido siempre y cuando la cámara tenga la capacidad de geo-pointing. Es importante recordar que las coordenadas proporcionadas por la cámara pueden ser adquiridas tanto de manera automática (seguimiento del objeto) como ser introducidas de manera manual por lo que los usuarios deben conocer las características de su cámara.

Integración nivel 3

En esta última opción se produce la integración completa de ambos sistemas (autopiloto-cámara). La estación de tierra proporcionará al usuario la opción de controlar el lugar hacia donde quiere dirigir la cámara simplemente clicando en el mapa y sin necesidad de aplicaciones auxiliares y secundarias.

UAV Navigation, desde su creación en 2004, ha acumulado una gran experiencia en el sector de los UAV y por tanto ha conocido muy bien la evolución y el progreso tecnológico de los gimbals. La compañía ha mantenido siempre relación con los principales fabricantes de cámaras del mercado con los que ha colaborado y trata de buscar soluciones conjuntas a los problemas o desafíos a los que se enfrentan los fabricantes proporcionando alternativas que permitan un empleo más sencillo y de mayor calidad a sus clientes permitiéndoles concentrarse en la misión y no en la plataforma.

Advanced Camera Integrations

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About

UAV Navigation is a privately-owned company that has specialized in the design of flight control solutions for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) since 2004. It is used by a variety of Tier 1 aerospace manufacturers in a wide range of UAV - also known as Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) or 'drones'. These include high-performance tactical unmanned planes, aerial targets, mini-UAVs and helicopters.