Fare spazio ai piccoli aerei nei cieli affollati
Lo spazio aereo è una risorsa limitata. I sistemi di navigazione satellitare sono fondamentali nella gestione dei cieli per veicoli aerei come jet commerciali o militari, piccoli velivoli, elicotteri, palloni aerostatici e droni. Se questi sistemi falliscono, gli attuali sistemi di navigazione non saranno in grado di farvi fronte. Inoltre, i velivoli senza pilota come i droni e gli aeromobili molto leggeri di solito non hanno accesso alle apparecchiature dei sistemi di navigazione standard a causa di vincoli in termini di costi, dimensioni o consumo energetico. Il progetto finanziato dall’UE NAVISAS si è impegnato a fornire soluzioni APNT a sostegno dei piccoli velivoli. «Le soluzioni attuali comprendono infrastrutture terrestri che trasmettono segnali non satellitari nello spazio all’avionica», afferma il coordinatore del progetto André Oliveira. «Ma queste soluzioni non possono essere utilizzate da piccoli velivoli senza una massiccia riprogettazione dei loro sistemi avionici». NAVISAS ha cercato di unire più soluzioni di navigazione in un unico pacchetto facilmente integrabile nel velivolo. Ha analizzato diversi percorsi di fusioni tecnologiche tra sistemi di posizionamento satellitare (GPS e GALILEO), un orologio atomico in miniatura (MAC, miniature atomic clock), un giroscopio atomico in miniatura (MAG, miniature atomic gyroscope) e la visione per applicazioni nella navigazione di piccoli velivoli. Strumento economico di nuova concezione Il progetto prevede la fusione di due diversi sistemi di navigazione a bordo dell’aeromobile. Ciò si potrebbe realizzare unendo un sistema di navigazione satellitare globale (GNSS) e un’unità di misurazione inerziale avanzata (IMU, inertial measurement unit) con innovazioni specifiche a livello del giroscopio, utilizzando la tecnologia dei sistemi microelettromeccanici (MEMS, microelectromechanical systems). Questo approccio fornirà una soluzione più vicina alle esigenze del pilota, più flessibile, più affidabile e più precisa in un unico dispositivo. «NAVISAS aprirà la strada a un nuovo strumento economicamente efficiente che possa essere utilizzato dai piccoli velivoli per garantire livelli di prestazioni di navigazione coerenti con l’evoluzione dello spazio aereo e del traffico aereo», sottolinea Oliveira. Si prevede che le IMU basate su giroscopi atomici e gli accelerometri MEMS diventeranno meno costosi da produrre. Ciò significa che la soluzione NAVISAS potrebbe arrivare a sostituire gli attuali sistemi inerziali certificati di alta qualità utilizzando giroscopi laser. Gli esperimenti durante il progetto hanno confermato che la soluzione NAVISAS ha registrato prestazioni simili ai giroscopi laser. Ciò rende la soluzione più attraente per i produttori di aeromobili commerciali e apre il mercato dei sistemi inerziali ad alte prestazioni agli aeromobili più piccoli. «Pur essendoci ancora molta strada da fare prima che un giroscopio atomico maturo e conveniente sia disponibile, le prestazioni concepite sono promettenti e potrebbero sfidare i più avanguardistici giroscopi laser ad anello», aggiunge Oliveira. Elemento di visione aggiunto Allo studio è stata aggiunta la navigazione basata sulla visione, inizialmente non nell’ambito di NAVISAS. Una soluzione basata su telecamere elettro-ottiche è stata testata in volo reale e ha dimostrato la sua utilità per i piccoli velivoli, in particolare i droni, purché vengano considerate condizioni meteorologiche visive. Come ci spiega Oliveira: «Si tratta di un metodo di navigazione alternativo molto economico rispetto a qualsiasi altro sistema pertinente, in grado di fornire all’APNT prestazioni accettabili per continuare la missione in caso di interruzione del GNSS.» Nel complesso, il progetto ha portato alla realizzazione di progettazioni operative APNT per piccoli velivoli, approcci per la fusione di ricevitori GNSS con MAC e giroscopi atomici e una dimostrazione del progetto di navigazione basata sulla visione valutata nel volo reale di un drone. Inoltre i partner del progetto hanno effettuato uno studio di fattibilità dell’APNT NAVISAS. Secondo Oliveira, il consorzio sta cercando nuove opportunità che consentiranno di portare ulteriormente avanti la tecnologia NAVISAS, convalidando l’operazione nei prossimi anni. «Se implementato, crediamo che il concetto NAVISAS migliorerà anche i livelli di sicurezza del volo e contribuirà positivamente alle prestazioni e all’efficienza», conclude.
Parole chiave
NAVISAS, piccoli velivoli, sistemi di navigazione, GNSS, alternative di posizionamento, navigazione e temporizzazione
