Kraettli Epperson, CEO von Vigilant Aerospace Systems, nahm an einer AUVSI-Präsentation zum Thema „Verbesserung des Betriebs mit Sensoren und anderen Instrumenten“ teil. Wir freuen uns, das Video der Präsentation und ein vollständiges Transkript unten zu teilen. Bitte wenden Sie sich an Vigilant Aerospace, um weitere Informationen darüber zu erhalten, wie wir Ihren Flugbetrieb mit Sensoren, Flugverkehrsverfolgung und automatischen Warnungen verbessern können.

Verbesserung des Betriebs mit Sensoren und anderen Instrumenten

Schau das Video: [Eingebetteten Inhalt] Höhepunkte der Präsentation von Herrn Epperson: Ich werde einige dieser Folien ziemlich schnell durchgehen, damit wir zu einigen Fragen kommen können. Meine Agenda besteht darin, mich auf die Arten von Problemen zu konzentrieren, die wir bei Vigilant Aerospace mithilfe von Sensoren lösen. Wir sind ein Unternehmen, das Sicherheitssysteme für unbemannte Luftfahrzeuge entwickelt. Das ist unser Fokus. Wir bauen Technologie, die auf einigen lizenzierten NASA-Patenten basiert, deren Erfinder Ricardo [Arteaga] war, der bei NASA Armstrong arbeitet. Wir lieben die Zusammenarbeit mit der NASA. Wir werden über die Bedeutung von Sensoren und Sicherheit für den unbemannten Flugbetrieb sprechen. Wir werden speziell über eine Funktion namens Erkennen und Vermeiden sprechen und warum Sensoren dafür entscheidend sind und warum sie so wichtig sind die Branche. Und wir werden über die Integration unbemannter Flugzeuge in den nationalen US-Luftraum sprechen, was derzeit ein wirklich spannendes Thema ist. Lassen Sie mich darüber sprechen, was Erkennungs- und Vermeidungssysteme normalerweise als Komponenten haben, und über einige Beispiele sprechen, einschließlich unserer speziellen Produkte. Wir werden über einige kürzlich durchgeführte Projekte sprechen, die wir durchgeführt haben, um unser Erkennungs- und Vermeidungssystem zu entwickeln und eine Vielzahl von Sensoren zu verwenden und zu testen. Dann werden wir über einige zukünftige Trends sprechen, die mit diesen Arten von Sensoren einhergehen. Zunächst einmal ist es wichtig, das Problem zu verstehen, das wir mit Sensoren zu lösen versuchen. Die Industrie für unbemannte Flugzeuge aller Größen konzentriert sich derzeit wirklich darauf, das fliegen zu können, was jenseits der Sichtlinie [BVLOS] genannt wird. Im Allgemeinen erfordern die Regeln, insbesondere für kleinere kommerzielle unbemannte Flugzeuge und wirklich für alle unbemannten Flugzeuge, entweder viele Systeme und Minderung oder erlauben überhaupt keinen Flug des Flugzeugs über die Sichtlinie des Piloten hinaus. Das ist ein echter Engpass in der Entwicklung der Branche und von Unternehmen wie dem unseren. Die FAA und viele Industriehersteller und Entwickler arbeiten daran, dies zu überwinden, um Sicherheitssysteme zu haben, die es Ihnen ermöglichen, außerhalb der Sichtlinie zu fliegen. Unbemannte Luftfahrzeuge müssen jederzeit ausreichend Abstand zu anderen Luftfahrzeugen halten. Auch wenn kein Pilot an Bord ist, muss man in der Lage sein, andere Flugzeuge mithilfe von Sensoren zu erkennen und klar genug Abstand zu halten. Dies wird normalerweise als Erkennen und Vermeiden bezeichnet. DAA-Systeme sind also die Arten von Systemen, die Ihnen dies ermöglichen. Sie sind besonders besorgt darüber, sogenannte nicht kooperative Flugzeuge aufzuspüren. Dies sind Flugzeuge, die in der Regel kleiner sind und keinen Transponder haben. Es gibt zu jeder Zeit und weltweit eine bestimmte Anzahl von Flugzeugen in den USA, die keinen Transponder tragen müssen und dürfen. Daher ist es wichtig, dass Ihr unbemanntes Flugzeug Sensoren verwendet, um diese zu vermeiden. Darüber hinaus können Sie mit der integrierten Erkennungs- und Vermeidungsfunktion sehr weitreichende Flüge durchführen, anstatt auf ein bestimmtes Gebiet beschränkt zu sein, in dem Sie beispielsweise einen bodengestützten Sensor haben könnten. Es gibt also verschiedene Arten von Sensoren und unterschiedliche Operationen. Diese Systeme müssen vertrauenswürdig und gut getestet sein, da sie sicherheitskritisch sind. Sie sind nicht nur für die Sicherheit, sondern für den Fortschritt der gesamten Branche von entscheidender Bedeutung. Also, wie verwenden wir Sensoren? Insbesondere die, über die ich heute sprechen werde, sind die direkte Integration von Radarsystemen in ein Erkennungs- und Vermeidungssystem. Wir verwenden sie, um nicht kooperative Flugzeuge zu erkennen. Unser System basiert auf einer Software, die Flugbahnen und Flugspuren berechnet und dann anhand der Sensordaten einen potenziellen Konflikt erkennt und Ihnen hilft, diesen zu vermeiden. Wichtig ist, dass diese Sensoren ausreichend warnen, um das Ausweichmanöver berechnen und durchführen zu können. Also, wenn wir Sensoren evaluieren, ist das wirklich, wirklich kritisch. Dies sind einige Fotos von einigen der Entwicklungsarbeiten, die in diese Technologie geflossen sind, insbesondere einige der Arbeitstests bei der NASA. Zu typischen DAA-Systemkomponenten gehören also Sensoren, also ein Radar, normalerweise entweder an Bord oder am Boden. Manchmal enthalten sie ein EO/IR-System. Daher werden manchmal Kameras und akustische Systeme verwendet – insbesondere, um andere Sensoren auf einen Bereich zu lenken, der genau beobachtet werden muss, weil möglicherweise Flugverkehr einfliegt. Dann kommen gelegentlich andere Sensoren wie Lidar zum Einsatz. Diese Systeme beinhalten normalerweise ein Display, und daher werden menschliche Faktoren wichtig, wenn es darum geht, wie Sie Informationen an den Fernpiloten übermitteln. Auch autonome Prozesse erweisen sich als sehr wichtig. Dies ist ein Bereich, in dem wir viel arbeiten, und unser System bietet einen autonomen Wahlvermeidungsprozess. Ich zeige Ihnen einige Screenshots, die Ihnen eine kleine Vorstellung davon geben, wie das funktioniert, aber das beinhaltet Algorithmen und zunehmend KI und maschinelles Lernen, um Ihnen bei diesem Prozess zu helfen. Dann haben Sie möglicherweise Zugriff auf andere Nicht-Sensor-Datenquellen wie Wetterdaten, die beispielsweise von Bundesbehörden an anderer Stelle erfasst werden. Um Ihnen Informationen zu geben, die auch für die Sicherheit Ihres Fluges wichtig sind. Dies sind also einige wenige Informationen zu unserem System. Ich werde hier nicht sehr ausführlich darauf eingehen, aber ich möchte nur erwähnen, dass es diese Informationen verwendet, um zu erkennen, Verfolgen und vermeiden Sie Konflikte mit anderen Flugzeugen. [FlightHorizon] bietet eine 2D- oder 3D-Darstellung des Luftraums und des Flugverkehrs und fusioniert Daten mehrerer Sensoren. Das ist sehr wichtig, denn wenn Sie Ihr eigenes Flugzeug in der Luft haben, haben Sie eine Vielzahl anderer Flugzeuge, die Sie vielleicht auf verschiedene Arten erkennen. Es ist also sehr, sehr wichtig, in der Lage zu sein, dies in Ihrem Display und Ihrem Luftraummodell zu entkoppeln, damit Sie verstehen können, was wo ist und was sich nähert. Hier ist ein Diagramm, wie das funktioniert. Das Wichtigste für diesen Vortrag ist natürlich der Sensor hier in der Mitte. Auf der linken Seite haben Sie Ihr unbemanntes Flugzeug. Rechts sehen Sie ein Flugzeug, das möglicherweise in Ihren Luftraum eindringt – ein bemanntes Flugzeug. Sie werden das mit einem dieser Sensoren erkennen, also beispielsweise einem Radar, wenn es einen Transponder hat, können Sie es auf diese Weise erkennen. All diese Informationen fließen in das orangefarbene Kästchen in der Mitte ein und werden verwendet, um ein Modell des Luftverkehrs zu erstellen, damit Sie wissen, was vor sich geht, und ein Situationsbewusstsein bewahren können. Erhalten Sie dann spezifische Befehle, wenn Sie ein Ausweichmanöver durchführen müssen. Hier ist ein Bild [unten], um Ihnen zu helfen, ein wenig zu verstehen, was das System tut. In diesem Fall haben Sie also in der Mitte dieses weißen Flugzeugs Ihr eigenes Schiff – Ihr eigenes unbemanntes Flugzeug. Auf der rechten Seite in der Mitte sehen Sie hier ein kleines blaues Flugzeug erkannt. Das ist ein Flugzeug, das in Ihren Luftraum kommt und einen potenziellen Konflikt darstellt. Die Software hat die Sensoren verwendet, um das zu erkennen, den Konflikt zu berechnen, ein Ausweichmanöver zu berechnen, und dann sagt sie Ihnen, dass Sie das vermeiden sollen. Wie Sie sehen können, sind diese Sensoren absolut entscheidend, damit die Software diese Funktion ausführen kann und Ihnen einen sicheren Flug ermöglicht und Sie vom anderen Flugverkehr abkoppelt. Wir haben drei Versionen davon. Wenn Sie daran interessiert sind, können Sie mich danach kontaktieren. Wir haben eine bodengestützte Version namens FlightHorizon COMMANDER. Das ist für das Luftraummanagement gedacht. Wir haben unsere FlightHorizon PRO-Version, die auf einem Laptop oder einem Tablet für den Feldeinsatz am Boden laufen würde. Und dann haben wir die FlightHorizon PILOT-Version, die unsere Onboard-Version ist. Sie können hier ein Bild davon sehen, wie es mit einem Radar darunter auf einem kleinen Hexakopter fliegt, der für einige Tests verwendet wird. Was sind also einige Überlegungen bei der Verwendung und Auswahl dieser Sensoren? Zunächst einmal müssen diese Sensoren natürlich kleine bemannte Flugzeuge erkennen können. Das ist der größte Teil des Verkehrs, um den Sie sich Sorgen machen, wenn Sie ein unbemanntes Flugzeug fliegen. Die meisten größeren Flugzeuge haben einen Transponder, besonders wenn Sie in größeren Höhen fliegen. Wenn Sie ein größeres unbemanntes Flugzeug haben, können Sie möglicherweise die Flugsicherung nutzen, aber in Gebieten, in denen dies nicht möglich ist, ist es absolut wichtig, dass Sie über Sensoren verfügen, um den Flugverkehr erfassen zu können. Es muss eine ausreichende Reichweite haben, um das Flugzeug zu erkennen, dem Sie ausweichen müssen, weit genug entfernt, damit Sie den Austausch durchführen und manövrieren können, wie wir es nennen. Es ist ein sehr wichtiger Faktor des Sensors. Dies sind die Größen-, Gewichts- und Leistungsanforderungen, damit es in das Flugzeug passt oder anderweitig dort platziert werden kann, wo Sie es problemlos platzieren müssen. Es muss in der Lage sein, Störungen herauszufiltern, damit es Flugzeuge erkennt und Ziele, die keine Flugzeuge sind, unterscheiden kann. Das ist extrem wichtig. Wir verbringen viel Zeit damit, sicher zu sein, dass wir das mit den von uns verwendeten Sensoren tun können. Dann sind die Betriebsbedingungen sehr wichtig. Sie werden einige der Bilder sehen, zu denen ich gehen werde. zeigen Ihnen einige der Tests und Operationen, die wir in sehr kalten Umgebungen durchführen. Daher sind [Betriebsbedingungen] sehr wichtig. Wetter, also grundlegende Eignungsprobleme des Sensors und Temperatur und Feuchtigkeit und ähnliches. Stückpreis versus Missionswert. Wir sind uns dessen sehr bewusst. Sie müssen in der Lage sein, Sensoren zu verwenden, die für den Wert der Art von kommerziellen oder anderen Arten von Operationen, die Sie ausführen, geeignet sind. Wir arbeiten immer an der Erschwinglichkeit und versuchen, Systeme zu entwickeln, die für den jeweiligen Einsatz geeignet sind. Dann der Integrationsweg. Wie also die Software mit dem Sensor und der Sensor mit der Software kommuniziert, ist in unserem Prozess sehr wichtig. Wenn wir Sensoren testen, sehen wir uns zwei Dinge an. Wir betrachten die grundlegende Sensorleistung. Hat es die Reichweite? Hat es die Auflösung, um die Funktion ausführen zu können, für die wir es benötigen? Dann werden wir es in spezifischen Begegnungstests im Feld einsetzen, wo wir mehrere unbemannte oder bemannte Flugzeuge haben werden, die auf das unbemannte Flugzeug treffen, um zu testen und zu demonstrieren, dass das System in der Lage ist, das zu tun, was es tun muss. Wir werden uns Sensoren ansehen, die entweder auf dem Boden oder an Bord basieren. Je nachdem, was wir tun, muss das Radar Störungen herausfiltern können. Dies ist wirklich eine Softwarefunktion. Dann weisen Sie falsche Spuren zurück, das ist sehr wichtig. Wenn wir diese Tests durchführen, legen wir wirklich diese Basisleistung fest, um dies tun zu können. Dies sind einige Fotos von einigen aktuellen Flugtests, die wir mit einer Vielzahl von Sensoren durchgeführt haben. Ich blättere hier zur nächsten Folie, wo wir einige Etiketten haben. Dies war ein Projekt, das mit Unterstützung der FAA und zusammen mit der University of Alaska Fairbanks und dem Alaska Center for Unmanned Aircraft Systems Integration [ACUASI] durchgeführt wurde. Dies war ein Projekt, das Sie in unserem Blog nachlesen können, in dem wir eine Vielzahl von Sensoren testen. Wir haben das kleine Radar, das ich hier in einigen vorherigen Folien gezeigt habe. Dies ist ein EchoGuard-Radar von Echodyne. Wir haben ein GA-9120, ein größeres Radar mit größerer Reichweite, das wir ebenfalls testen. Wir erfassen Daten und führen viele Beobachtungen mit diesen Radargeräten durch, die in die Software einfließen. Ich zeige Ihnen ein paar andere Projekte, die wir hier gemacht haben. Dies ist ein weiteres Bild des Radars und des Erkennungs- und Vermeidungssystems, die an Bord fliegen, also haben Sie hier einen Einplatinencomputer, auf dem unsere Software läuft. Es akzeptiert Daten vom Radar. Es hat auch einen Transponderempfänger. Es hat eine direkte Verbindung zur Telemetrie, einschließlich des GPS und anderer Informationen aus dem Flugzeug. Die IMU, also die in das Radar integrierte Trägheitsmesseinheit, speist beispielsweise direkt die Software, damit sie weiß, wohin das Radar zeigt, was beim Herumfliegen sehr wichtig ist. Wir sind sehr begeistert von diesem System. Typischerweise sind dies die Flugzeugtypen, gegen die wir fliegen und gegen die wir testen, um sicherzustellen, dass wir sie erkennen können. Kleine GA-Flugzeuge, wie kleine Hubschrauber, die in diesen Höhen häufig im Feld eingesetzt werden. Dies ist ein Bild aus einer Reihe von Flugtests, die wir mit der Oklahoma State University und dem dortigen Unmanned Systems Research Institute durchgeführt haben. Das ist sehr interessant. Wir konnten diese beiden kleinen Drohnen nahe beieinander fliegen, um einige sehr interessante Tests durchzuführen. Sie können hier einige Screenshots des Radars und anderer Systeme sehen, die sowohl das eigene als auch das Eindringlingsflugzeug, wie wir es nennen (das andere Flugzeug), verfolgen, wobei das System einige spezifische Manöver bereitstellt, die ausgeführt werden müssen, um das Ausweichen durchzuführen. Dies ist ein sehr interessantes Projekt und wir arbeiten kontinuierlich mit OSU und anderen zusammen. Dies war etwas Arbeit, um die Reichweite des sogenannten GA-9120-Radars zu testen, das hier ein größeres Radar ist. Dies ist ein Radar, das sich zum Beispiel gut für kleine Luftparks eignet. Es ist tragbar. Sie können es in diese Kiste legen und wir bringen es dorthin, wo wir es brauchen. Ich werde nur auf ein paar Dinge in diesem Bild [unten] hinweisen. Dies ähnelt den Systemen, die ich in den vorherigen Bildern gezeigt habe. Wir haben hier eine Drohne für medizinische Versorgung von der Oklahoma State University, die in einigen Tests verwendet wurde. Wir haben dieses Flugzeug mit unserem System verfolgt. Unser System ist wirklich darauf ausgelegt, diese Langstreckenflüge zu ermöglichen, und das ist wirklich die Richtung, in die sich die Branche bewegt. Daher ist es uns wichtig, die Gelegenheit zu bekommen, mit diesen wirklich praktischen, aufstrebenden Flugzeugen zu arbeiten. Nur eine weitere Folie hier. Es gibt einige interessante Trends und Sensoren, die einen großen Einfluss auf unbemannte Flugzeuge und insbesondere auf das Erkennen und Vermeiden haben, das derzeit wirklich an der Schwelle der Branche steht. Derzeit arbeite ich im Aviation Rulemaking Committee der FAA, das in den USA Regeln für Drohnen außerhalb der Sichtlinie schreibt. Es gibt gerade Bewegung in den Vorschriften in den USA, was sehr spannend ist. Wir freuen uns sehr, zu dieser Anstrengung beitragen zu können. Es gibt neue Trends bei neuen Radargeräten, die immer kleiner, leichter und mit größerer Reichweite sind. Wir beobachten das genau. Sensoren werden in unserem Fall als Teil eines multisensorischen und mehrschichtigen Sicherheitssystems verwendet. Es gibt ein gewisses Maß an Verfahrenssicherheit und dann strategische Sicherheit – wo Sie fliegen werden, wann Sie fliegen werden und diese Anstrengungen koordinieren. Dann werden die Sensoren letztendlich zur taktischen Sicherheit verwendet, damit Sie Flugzeuge erkennen können, von denen Sie sonst nicht wissen könnten, dass sie dort sind. Es entstehen bessere Algorithmen für die Flugbahnvorhersage. Insbesondere das maschinelle Lernen entwickelt sich als eine Möglichkeit, Ziele zu filtern und zu klassifizieren, damit Sie besser erkennen können, ob Sie einen Vogel betrachten oder ob Sie etwas betrachten, das Sie nicht als Flugzeug klassifizieren sollten und nicht müssen sich unbedingt Sorgen machen. Das ist ein großes Entwicklungsfeld. Dann ist Millimeterwellenradar auf einem Chip etwas, das wir genau beobachten. Es entstehen kleinere Radargeräte, die auf einigen 5G-Technologien basieren, die sich mit anderen aufkommenden Millimetertechnologien überschneiden. Wir glauben, dass dies für die Branche sehr nützlich sein wird. Dann gibt es, wie gesagt, neue technische Standards. In meiner Biografie wurde erwähnt, dass ich in mehreren Gruppen zum Schreiben technischer Standards mitarbeite. Dann gibt es FAA-Vorschriften, die die Branche wirklich voranbringen. Da sind meine Kontaktdaten. Nochmals vielen Dank für die Gelegenheit zu sprechen. Gerne nehmen wir Ihre Fragen entgegen höre von dir um zusätzliche Fragen zu allem, was ich präsentiert habe, zu beantworten. Vielen Dank. Um dieses Webinar und andere On-Demand-Webinar-Inhalte von AUVSI anzuzeigen, besuchen Sie: Verbesserung des Betriebs mit Sensoren und anderen Instrumenten | Association for Unmanned Vehicle Systems International (auvsi.org)  

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• Quelle: https://vigilantaerospace.com/highlights-from-our-auvsi-webinar-presentation-on-enhancing-operations-with-sensors-and-other-instruments/