O ambicioso teste de controle de tráfego aéreo de drones da NASA enfrenta seus desafios mais difíceis

O controle automatizado de tráfego aéreo da NASA para o projeto de drones está chegando ao seu ano final – e mais desafiador – e o futuro das entregas de UAV, táxis automáticos e muito mais pode depender do desempenho dos testes. O projeto de gerenciamento de tráfego de sistemas de aeronaves não tripuladas (UTM) está em operação desde 2015, o experimento da NASA em colaboração com a FAA e outras agências para explorar como os drones pilotados e com vôo automático e outras aeronaves não tripuladas podem coabitar nos céus.

Atualmente, a FAA opera um sistema de controle de tráfego aéreo para aeronaves tradicionais, como aviões e helicópteros. Drones e outras aeronaves menores – normalmente cobertas pela rubrica “sistemas de aeronaves não tripuladas” ou “UAS” – foram menos regulamentadas. Isso forçou limites de altitude e área de vôo em pilotos de drones pessoais, bem como esquemas de entrega de drones incipientes de várias empresas.

O objetivo da NASA com seus parceiros tem sido ambicioso. O UTM tem como objetivo estabelecer as bases para um sistema nacional de controle de tráfego de drones, pelo qual aeronaves menores possam ser gerenciadas em números exponencialmente maiores do que o que está atualmente no ar. As estimativas sugerem que, até 2020, até 400.000 pequenos UAS poderiam estar fazendo serviço comercial, além de cinco vezes esse número de drones de recreio.

A fase final da UTM é, sem surpresa, a mais ambiciosa. Apelidado de Nível de Capacidade Técnica 4, ou TCL4, abrange drones usados ​​em paisagens urbanas.

Isso apresenta novos desafios em comparação com aeronaves regulares ou drones lançados em ambientes abertos. Para começar, existem condições climáticas localizadas e lidar com paisagens urbanas lotadas; obter um posicionamento consistente do GPS também pode ser problemático nos cânions urbanos. As redes sem fio podem estar sobrecarregadas ou dependem da linha de visão para funcionar com mais eficiência.

O tempo todo também é necessário que os drones possam pousar em locais definidos e negociar com outras aeronaves em voo. Tão importante quanto qualquer sistema desenvolvido para gerenciar que precisa ser o mais automatizado possível. “No final”, diz a NASA, “o objetivo é entender o que é necessário para um sistema de gerenciamento de tráfego de drones que automatize o máximo de troca de informações possível”.

Mais ensaios, testes mais difíceis

No final do ano, diferentes testes colocarão cada um desses desafios sob o microscópio. Em Reno, NV, e Corpus Christi, TX, a equipe da UTM planeja analisar como os dados climáticos hiper-localizados podem ser comunicados com drones e, se aplicável, pilotos de drones. Dado que são menores, o UAS pode ser mais afetado por ventos fortes ou chuva. Em um ambiente urbano, a maneira como as condições climáticas mudam e são alteradas por prédios altos, por exemplo, pode torná-lo ainda mais precário.

Como esses avisos – incluindo notificações de que um drone não é capaz de voar nas condições atuais – precisarão ser transmitidos de maneira segura e confiável. Atualmente, a NASA está usando rádio bidirecional de um sistema de computador terrestre. O problema é que isso depende da linha de visão.

A UTM, portanto, está trabalhando com redes de celular para testar neste ano se os drones poderiam usar essa tecnologia para se comunicar com o controle de tráfego aéreo. “Os resultados dos vôos de teste UTM do ano passado mostraram que isso não interferiria nos telefones das pessoas”, diz a NASA, “mas serão necessárias mais pesquisas”.

Latência e confiabilidade serão um foco principal, porque essa conectividade pode acabar sendo usada para ajudar os drones a navegar. As cidades podem ser um pesadelo para obter uma correção GPS confiável, afinal, e assim o TCL4 explorará como as fontes terrestres podem aumentar esses dados de posicionamento dos drones em voo.

Decolagem, pouso e tudo mais

Com o potencial de milhares de drones em ação ao mesmo tempo, a pilotagem segura e a prevenção de colisões são, sem surpresa, o foco principal do TCL4. Em Reno, por exemplo, a UTM utilizará uma garagem de cinco andares para decolagem e pouso. Os drones usarão câmeras e LIDAR para navegar pelos edifícios próximos, a fim de pousar com segurança.

“Os dados serão coletados sobre o desempenho deles, especialmente em conjunto com outras ferramentas a bordo da aeronave”, explica a NASA. “O UTM é uma coleção de componentes, incluindo recursos a bordo como esses e softwares no solo que comunicam planos e posições de voo a outros sistemas de software. Como todas essas peças interagem é fundamental para a pesquisa da UTM. ”

Embora as posições de pouso programadas sejam as melhores práticas, os drones também precisarão se ajustar rapidamente. Um sistema que usa câmeras para identificar riscos potenciais que bloqueiam um local de pouso predefinido já foi desenvolvido pela equipe da UTM e será testado como parte do TCL4. Desembarques de emergência ou mudanças no plano de vôo, talvez respondendo para permitir a passagem de um corpo de bombeiros, também farão parte dos testes.

Afinal, enquanto os drones precisarão evitar obstáculos estacionários, o céu não está vazio – e eles só ficarão mais ocupados. A UTM está analisando um processo de várias etapas no local, muito parecido com o funcionamento dos aviões atuais. Os drones apresentariam um plano de pré-lançamento, que seria usado para calcular o melhor e mais seguro momento para o lançamento. Enquanto estavam no ar, cada UAS transmitia sua velocidade e rumo, permitindo ajustes no meio do vôo. Embora a NASA concorde que os sistemas de prevenção de obstáculos são vitais, a esperança é que um planejamento e gerenciamento inteligentes possam minimizar seu uso.

Muito depende da UTM

Os esforços para gerenciar a implantação de drones comerciais foram mais difíceis do que se esperava, é justo dizer. Empresas como Amazon, Google, Uber e outras empresas queriam lançar testes de tudo, desde o uso de UAS para entregas até serviços de táxi VTOL que poderiam ser totalmente autônomos ou pilotados remotamente. Colocar essas propostas ambiciosas para trabalhar com a atual situação do tráfego aéreo tem sido um desafio, e muitos dos esquemas foram fundamentados quando os reguladores tentam descobrir tudo.

As conclusões da UTM ajudarão bastante a decidir algumas dessas questões de segurança, logística e negócios. “Os resultados que a NASA fornecerá em breve à FAA incorporarão princípios descobertos pela pesquisa da NASA nos últimos quatro anos”, escreve a agência espacial. “Com isso, a equipe da UTM acredita que seu sistema de protótipos pode ser ampliado para cobrir todo os Estados Unidos e além, atingindo fazendas, pequenas cidades e grandes cidades ao redor do mundo”.

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