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UAV Navigation en profundidad: Aterrizaje de precisión en pista sin DGPS/RTK

En el caso de los vehículos aéreos no tripulados de ala fija que operan desde pistas de aterrizaje tradicionales, la maniobra de aterrizaje suele ser la etapa más difícil y crítica de cualquier vuelo.

Para los vehículos aéreos no tripulados pequeños/tácticos hay varias opciones diferentes disponibles para la fase de aterrizaje, entre ellas: un aterrizaje en pista o en barriga, una maniobra de 'entrada en pérdida', recuperación de paracaídas o un mecanismo de captura como una red.

Todos estos mecanismos tienen sus ventajas e inconvenientes y la elección entre ellos en la fase de diseño dependerá a menudo de factores como el tamaño de la plataforma, su resistencia a golpes durante el aterrizaje, la carga útil a bordo o la velocidad de descenso y las características de aterrizaje que requiera la operación.

Para aviones más grandes equipados con cargas útiles o periféricos delicados y de alto valor, la maniobra de aterrizaje se vuelve aún más crítica. Esto es particularmente cierto cuando hay restricciones operacionales particulares que deben tenerse en cuenta, como la precisión horizontal (por ejemplo, el aterrizaje con red), la necesidad de adaptarse a condiciones de viento extremas u otras condiciones ambientales (por ejemplo, la cubierta de un barco que está cabeceando y alabeando en ambientes de alta mar). En estas circunstancias, la mejor solución puede ser controlar el alabeo, la guiñada, la el cabeceo de acuerdo a la velocidad del aire y el acelerador para lograr un perfil de pendiente de planeo deseado que asegure un aterrizaje de precisión con la mínima velocidad de avance.

La maniobra estándar de aterrizaje en pista comienza cuando la aeronave inicia un descenso controlado y estable para coincidir con el patrón de aterrizaje que se ha establecido para el tipo de plataforma en particular. La aproximación puede realizarse utilizando un plan de vuelo tradicional "base y final" en forma de L, o una línea recta hasta el lugar de aterrizaje deseado, si es necesario con un rumbo determinado.

El autopiloto de UAV Navigation seleccionará automáticamente entre estos tipos de aproximación. Esto incluye la selección entre un circuito a la izquierda o a la derecha, dependiendo de la posición del avión con respecto a la pista.

 

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Para lograr un aterrizaje satisfactorio, el autopiloto debe controlar cuidadosamente la actitud de la aeronave y la potencia del motor. En particular, la maniobra de flare es una parte crítica del aterrizaje; si la maniobra de flare no se ejecuta correctamente, puede producirse un aterrizaje brusco. Esos aterrizajes forzosos, que son habituales cuando se utilizan autopilotos y accesorios de calidad inferior, pueden dar lugar a múltiples problemas, entre ellos el hundimiento del tren de aterrizaje, daños a la carga útil o al fuselaje, un golpe de cola, sobrepasar la pista o salirse de ella. Por lo tanto, la calidad, el rendimiento y la configuración del autopiloto durante esta fase son fundamentales. Los autopilotots de UAV Navigation utilizan una lógica de control avanzada para garantizar la seguridad del vuelo.
 

En los aterrizajes con alas fijas, es importante contar con un método preciso y fiable para la medición de la altitud sobre el nivel del suelo (AGL). Para los sistemas de UAV esta medición puede obtenerse utilizando una variedad de medios:

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Muchos sistemas de control de vuelo de UAV requieren el uso de sistemas DGPS/RTK para el posicionamiento preciso y la medición de AGL durante la fase de aterrizaje. Sin embargo, estos equipos son muy costosos. Además, hay que tener en cuenta que los sistemas GNSS, DGPS y RTK proporcionan una altitud referida al geoide, lo que provoca una pérdida de precisión.

UAV Navigation ha resuelto estos inconvenientes y limitaciones de costos desarrollando una lógica superior para controlar la fase de aterrizaje. La lógica avanzada de UAV Navigation significa que se puede lograr un aterrizaje en pista estándar sin utilizar un costoso sistema DGPS/RTK. Esto significa que el sistema no tiene que depender de costosos equipos periféricos como RTK, DGPS, etc. Por supuesto, esas cargas útiles pueden seguir siendo integradas y utilizadas, pero no son un requisito previo para el aterrizaje de precisión cuando se utiliza el sistema de UAV Navigation.

Este es un importante diferenciador de costos cuando se considera qué autopiloto utilizar para una plataforma de UAV de ala fija que requiere una capacidad estándar de aterrizaje en pista.

Aparte de las implicaciones de coste, los láser altímetroso radar también tienden a ser más pequeños y ligeros comparados con otras soluciones basadas en DGPS/RTK. Generalmente tampoco requieren una instalación tan compleja (cableado, antenas, etc.) y no necesitan un elemento de estación terrestre ya que todo el paquete de sensores está contenido en el elemento aéreo. Esto puede ser crítico en una plataforma de UAV donde el espacio es limitado. Otro beneficio es que estos sensores no ocupan nada del ancho de banda del datalink, aumentando así la fiabilidad y seguridad del sistema.

En resumen, se puede lograr una capacidad de aterrizaje en pista estándar para las plataformas de ala fija cuando se utiliza un autopiloto de UAV Navigation junto con un sensor relativamente económico, como un radar o un láser altímetro. Esto simplificará la instalación, reducirá el costo y aliviará la carga en el ancho de banda requerido para el datalink del UAV

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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.