Надійне пілотування дронів за допомогою технології мобільного зв’язку

Безпілотники все частіше працюють у місцях поза полем зору людини, яка ними керує. Однак звичайні пульти дистанційного керування мають обмежений радіус дії, що робить їх непридатними для цих польотів. З іншого боку, прості системи, засновані на мобільних мережах, досі не могли гарантувати надійне з’єднання, коли навантаження на мобільну мережу високе або за відсутності покриття мережі. Дослідники з Інституту телекомунікацій Фраунгофера, Інституту Генріха Герца, HHI об’єднали зусилля з партнерами в проєкті SUCOM, щоб розробити нову систему мобільної мережі, яка може використовуватися для керування безпілотниками навіть на великих відстанях і на складній місцевості.

Автономні дрони, які спілкуються через мобільні мережі, часто не мають стабільного зв’язку. Відсутність покриття мережі є одним із пояснень збоїв. Експерти також підозрюють, що дрони, які працюють на великій висоті, можуть отримати доступ до занадто багатьох веж стільникового зв’язку одночасно та продовжувати перемикатися між осередками мережі, що може призвести до відключення. З іншого боку, дослідники Fraunhofer HHI виявили, що протоколи зв’язку, які використовують дрони та регулюють потік даних між дроном і контролером, створюють проблеми. Якщо вони недостатньо надійні для коливань швидкості передачі даних, деякі пакети даних надходять повільніше, а деякі взагалі втрачаються.

Тому дослідники Fraunhofer HHI об’єднали зусилля з Wingcopter, гессейським виробником дронів, Emqopter GmbH і CiS GmbH, щоб розробити нові комунікаційні протоколи, нечутливі до різких потоків даних. Дрон залишається на зв’язку, навіть якщо швидкість передачі даних коливається. Критично важливу для безпеки інформацію, необхідну для створення аерофотознімків, таку як положення, висота, напрямок польоту, швидкість та інші дані, можна передавати без перерв — ключова передумова для високих вимог безпеки в авіації.

Найвищий рівень надійності

«Для порівняння, ми оснастили дрон комерційно доступною системою LTE і нашим модулем мобільної мережі SUCOM, який має нові протоколи зв’язку», — говорить Том П’єхотта, науковий співробітник Fraunhofer HHI. «Хоча зв’язок, який використовував звичайний модуль, постійно обривався, модуль SUCOM забезпечував стабільне з’єднання. Завдяки нашим новим протоколам з’єднання настільки стабільне, що немає жодних переривань». Для дослідника це чітке свідчення того, що збої в роботі безпілотників спричинені не лише відсутністю покриття мережі.

Модуль мобільної мережі SUCOM також можна встановити в дрони, які вже використовуються: наприклад, у Малаві дрони, оснащені новим модулем, доставляють ліки, запаси крові та інші життєво важливі матеріали населенню під час сезону дощів, долаючи відстані до 40 кілометрів. Вони злітають з чотирьох аеродромів, на кожному з яких є «віддалений пілот», який вводить поточний маршрут у систему та визначає маршрутні точки, якими керуватиме дрон. Щоб надіслати план польоту на дрон, потрібно лише один клік.

Дані, необхідні для цього, надсилаються на сервер у Кейптауні, звідки вони передаються на модуль SUCOM, а потім на диспетчер польоту на дроні. Під час транзиту дрон постійно контролюється віддаленим пілотом у режимі реального часу. Дрон також оснащений супутниковою технологією, якою можна скористатися у разі збою DSL-з’єднання. У разі потреби безпілотниками також можна керувати через смартфон і VPN-з’єднання.

Від Малаві до Берліна за 170 мілісекунд

Щоб забезпечити швидку передачу даних між дроном і сервером у Кейптауні, апаратне та програмне забезпечення сервера було налаштовано. Зараз зв’язок настільки швидкий, що дрони в Малаві можуть спілкуватися з Fraunhofer HHI у Німеччині в режимі реального часу. Пакету даних потрібно лише 170 мілісекунд, щоб пройти шлях від дрона до Берліна через сервер у Кейптауні через мережу мобільного зв’язку.

Система SUCOM також може забезпечити краще покриття для віддалених місць у Німеччині. Щоб продемонструвати це, команда проєкту пролетіла над великою лісовою зоною на півночі Бранденбурга, однією з найбільших мертвих точок мережі в Німеччині з діаметром 14 кілометрів. Політ вдався. Завдяки модулю SUCOM дрони не втрачали зв’язок у жодному моменті польоту. Джерело