Ellipse compatível com Cobham Satcom
A compatibilidade entre o Ellipse-D e o Aviator UAV 200 é atestada pelo CNES para Apontamento de Antena. “O INS Ellipse-D da SBG possui um design compactado notável que permitirá aos fabricantes de UAV aprimorar e desenvolver os serviços que oferecem; este é o know-how francês na vanguarda da inovação.” – Equipe do centro CESARS do CNES
O CNES, também chamado de Centro Nacional de Estudos Espaciais, é uma agência francesa dedicada a estudos espaciais. Eles operam sob a supervisão conjunta dos Ministérios da Economia, da Defesa e da Pesquisa.
Centro CESARS do CNES facilita o acesso à comunicação via satélite
Uma das missões é desenvolver, apresentar e executar o Programa Espacial Francês para o governo nacional. O CNES foca em 5 áreas estratégicas: Ariane (Lançadores), Ciências, Observação, Telecomunicações e Defesa.
O CNES criou o centro CESARS para difundir e ampliar o uso de Satcom em qualquer novo tipo de aplicação.
O CESARS recebe gratuitamente empresas, laboratórios e coletividades para fornecer consultoria, feedback sobre tecnologias, auxiliá-los na realização de testes e dar acesso à própria plataforma técnica, incluindo o hardware.
Uma solução combinada para controle aprimorado em tempo real para navegação de UAV
A equipe CESARS geralmente testa e verifica equipamentos em solo antes de prosseguir com um projeto. Aqui, o objetivo era confirmar a compatibilidade entre o AVIATOR UAV 200 da Cobham e o Sistema de Navegação Inercial Ellipse-D da SBG Systems.
O Ellipse-D é um Sistema de Navegação Inercial miniatura de dupla antena que fornece dados de navegação e orientação altamente precisos mesmo nos ambientes mais desafiadores.
Como todos os sensores da SBG, o Ellipse-D INS/GNSS passa por testes extensivos de -40°C a 85°C para garantir um desempenho ideal. Além disso, é cuidadosamente calibrado para assegurar confiabilidade em todas as condições.
O AVIATOR UAV 200 é um terminal Satcom compacto e completo (antena e modem) que se encaixa em um pequeno UAV. Ele permite a conexão entre um UAV e um satélite, que atua como intermediário entre o UAV e o controle em solo.
A solução da Cobham transmite informações, como vídeos, do UAV para o controle em solo a uma taxa de dados muito baixa (200kbps). O AVIATOR UAV 200 permite que o UAV voe por mais tempo e mais longe da sala de controle via comunicação BLOS (Beyond Line of Sight).
Como eles funcionam juntos?
O sensor inercial envia dados de rolagem, arfagem, guinada, rumo e posição para o AVIATOR UAV 200. Usamos esses dados para direcionar o feixe da antena do AVIATOR UAV 200 em direção a um satélite de telecomunicações e rastreá-lo com precisão.
Posteriormente, isso contribui para manter uma transmissão de dados ideal. Quanto mais preciso for o apontamento da antena, mais estável será o link de satélite.
O INS/GNSS Ellipse-D fornece um rumo preciso e confiável na inicialização, graças ao seu receptor GNSS de antena dupla, o que é fundamental para essas aplicações. O sensor INS fornece dados de movimento e posição para ajudar o AVIATOR UAV 200 a manter o link de satélite durante o voo.
Em caso de spoofing, o INS ajudará a manter um rumo robusto graças ao Filtro de Kalman Estendido.
Testes estacionários e em movimento em configuração de solo
Em outubro de 2020, o CNES realizou alguns testes no CST (Centro Espacial de Toulouse).
Primeiramente, a equipe preparou o hardware e o software no laboratório. Além disso, eles integraram o hardware no caminhão Oscar. Oscar, um laboratório móvel, transporta e testa antenas OTM diretamente nas estradas. Após confirmar a operação estacionária adequada, a equipe realizou testes OTM dentro do CNES.
Finalmente, esses testes confirmaram a compatibilidade entre o sensor inercial e o terminal.
Configuração do equipamento
Durante o teste no modo estacionário em laboratório, o CNES utilizou o software sbgcenter que acompanha o INS/GNSS Ellipse-D para configurar o equipamento da melhor forma para sua aplicação.
Este software fornece diferentes perfis de movimento para ajustar o parâmetro do Filtro de Kalman Estendido e entregar o melhor desempenho para as condições de uso.
Configurações escolhidas no software sbgCenter:
- Escolha do perfil: “propósito geral”. Era o mais adequado para o comportamento do caminhão Oscar. Para uma integração em um UAV, deve-se escolher o perfil de UAV.
- Configuração das 2 antenas GNSS: devem estar a mais de 45 cm do terminal Cobham, e em um “ambiente” similar (próximas o suficiente, sem obstáculos entre elas, e sujeitas à mesma dinâmica).
- Alinhamento do veículo em relação à unidade de controle inserida (no nosso caso, eles estão orientados ao longo do mesmo eixo).
- Se outros sensores forem colocados no veículo transportador, eles também poderão ser inseridos (tubo de pitot, acelerômetro...).
- A porta COM A do Ellipse-D INS/GNSS (o “principal”) está conectada ao PC para visualizar as informações recebidas no sbgcenter. A porta E está conectada ao terminal Cobham. Ambas estão configuradas a 115200 bauds.
- No que diz respeito à saída de dados, a frequência de transmissão das mensagens AT_ITINS deve ser de, no máximo, 50 Hz.
Integração e teste OTM
Dois testes "On-The-Move" (em movimento) foram realizados no mesmo circuito. O circuito de teste inclui retas e rotatórias, e a velocidade máxima para completá-lo foi de 30 km/h
O primeiro teste revelou que eram necessários ajustes nas configurações, especialmente na taxa de transmissão, que estava configurada muito alta. Durante o segundo teste, a conexão ficou estável, mesmo ao mudar de direção, validando as configurações.
O ping passou corretamente, e as maiores latências observadas foram aquelas após a passagem perto de um edifício (possível bloqueio da linha de visada - LOS). Na interface do Aviator UAV 200, tudo funcionou (nível de sinal >50dbHz, correção GPS). Ao gravar as sessões de teste, as sequências podem ser reproduzidas no SBGcenter através de diferentes opções:
- Visualização de posição: Mostra uma figura com animações onde você pode acompanhar a trajetória do veículo.
- Visualização do cockpit: Uma interface gráfica de usuário com visualização dos dados de atitude do veículo transportador.
Conclusão
Após todos esses testes, a equipe do centro Cesars do CNES chegou à conclusão de que o Sistema de Navegação Inercial Ellipse-D da SBG Systems é compatível com o terminal Cobham Aviator UAV 200, em uma configuração de “solo”.
Este teste conclusivo oferece um vasto leque de oportunidades para usuários de UAVs.
Ellipse-D
O Ellipse-D é um sistema de navegação inercial que integra GNSS RTK de dupla antena e dupla frequência, sendo compatível com nosso software de pós-processamento Qinertia.
Projetado para aplicações robóticas e geoespaciais, ele pode fundir a entrada do odômetro com Pulse ou CAN OBDII para maior precisão de navegação por estimativa (dead-reckoning).
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Os VANTs usam GPS?
Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), comumente conhecidos como drones, normalmente utilizam a tecnologia do Sistema de Posicionamento Global (GPS) para navegação e posicionamento.
O GPS é um componente essencial do sistema de navegação de um VANT, fornecendo dados de localização em tempo real que permitem ao drone determinar sua posição com precisão e executar várias tarefas.
Nos últimos anos, este termo foi substituído por um novo, GNSS (Global Navigation Satellite System). GNSS refere-se à categoria geral de sistemas de navegação por satélite, que engloba GPS e vários outros sistemas. Em contraste, o GPS é um tipo específico de GNSS desenvolvido pelos Estados Unidos.
Como controlar os atrasos na transmissão de dados nas operações com UAVs?
O controle dos atrasos de saída nas operações de UAVs é essencial para garantir um desempenho ágil, uma navegação precisa e uma comunicação eficaz, especialmente em aplicações de defesa ou de missão crítica.
A latência de saída é um aspecto importante em aplicações de controle em tempo real, nas quais uma latência de saída mais elevada pode prejudicar o desempenho dos circuitos de controle. Nosso software embarcado “ INS ” foi projetado para minimizar a latência de saída: assim que os dados dos sensores são amostrados, o Filtro de Kalman Estendido (EKF) realiza cálculos de pequeno porte e de tempo constante antes que as saídas sejam geradas. Normalmente, o atraso observado na saída é inferior a um milissegundo.
A latência de processamento deve ser somada à latência de transmissão de dados para se obter o atraso total. Essa latência de transmissão varia de uma interface para outra. Por exemplo, uma mensagem de 50 bytes enviada por uma interface UART a 115.200 bps levará 4 ms para ser totalmente transmitida. Considere taxas de transmissão mais altas para minimizar a latência de saída.
O que é geofencing para UAVs?
O geofencing de UAVs é uma barreira virtual que define limites geográficos específicos dentro dos quais um veículo aéreo não tripulado (UAV) pode operar.
Essa tecnologia desempenha um papel fundamental no aprimoramento da segurança, da proteção e da conformidade das operações com drones, especialmente em áreas onde as atividades de voo possam representar riscos para pessoas, bens ou no espaço aéreo restrito.
Em setores como serviços de entrega, construção civil e agricultura, o geofencing ajuda a garantir que os drones operem em áreas seguras e dentro da legalidade, evitando possíveis conflitos e aumentando a eficiência operacional.
As autoridades policiais e os serviços de emergência podem utilizar o geofencing para gerenciar as operações de UAVs durante eventos públicos ou situações de emergência, garantindo que os drones não entrem em áreas sensíveis.
O geofencing pode ser utilizado para proteger a vida selvagem e os recursos naturais, restringindo o acesso de drones a determinados habitats ou áreas de conservação.
O que é uma carga útil?
A carga útil refere-se a qualquer equipamento, dispositivo ou material que um veículo (drone, embarcação… ) transporta para cumprir sua finalidade específica, além das funções básicas. A carga útil é distinta dos componentes necessários para o funcionamento do veículo, como seus motores, bateria e estrutura.
Exemplos de cargas úteis:
- Câmeras: câmeras de alta resolução, câmeras termográficas...
- Sensores: LiDAR, sensores hiperespectrais, sensores químicos…
- Equipamentos de comunicação: rádios, repetidores de sinal…
- Instrumentos científicos: sensores meteorológicos, amostradores de ar…
- Outros equipamentos especializados
