Miejsce dla małych samolotów na zatłoczonym niebie
Przestrzeń powietrzna jest zasobem ograniczonym. Systemy nawigacji satelitarnej mają zasadnicze znaczenie dla zarządzania przestrzenią powietrzną w przypadku statków powietrznych, takich jak odrzutowce komercyjne lub wojskowe, małe statki powietrzne, helikoptery, balony i drony. W przypadku awarii obecne systemy nawigacyjne nie będą w stanie sobie poradzić. Co więcej, bezzałogowe statki powietrzne, takie jak drony i bardzo lekkie samoloty, zazwyczaj nie mają dostępu do wyposażenia standardowych systemów nawigacyjnych ze względu na ograniczenia kosztów, wielkości lub zużycia energii. Finansowany przez UE projekt NAVISAS dotyczył tego, jak zapewnić rozwiązania APNT do obsługi małych samolotów. „Aktualne rozwiązania obejmują infrastruktury naziemne nadające sygnały niesatelitarne w przestrzeni kosmicznej do awioniki”, mówi koordynator projektu André Oliveira. „Jednak rozwiązania te nie mogą być stosowane w małych samolotach bez gruntownej przebudowy układów elektroniki lotniczej”. Uczestnicy projektu NAVISAS przyjrzeli się połączeniu wielu rozwiązań nawigacyjnych w jeden pakiet, łatwy do zintegrowania z samolotem. Przeanalizowano kilka ścieżek połączeń technologii między systemami nawigacji satelitarnej (GPS i GALILEO), miniaturowym zegarem atomowym (MAC), miniaturowym żyroskopem atomowym (MAG) i systemem wizyjnym do zastosowań w nawigacji małych statków powietrznych. Nowoczesny, oszczędny instrument Projekt przewiduje połączenie dwóch różnych systemów nawigacyjnych na pokładzie statku powietrznego. Można to osiągnąć poprzez połączenie Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej (GNSS) i zaawansowanej inercyjnej jednostki pomiarowej (IMU) z konkretnymi innowacjami na poziomie żyroskopu z wykorzystaniem technologii systemów mikroelektromechanicznych (MEMS). Podejście to umożliwi stworzenie bardziej przyjaznego dla pilotów, elastycznego, niezawodnego i dokładnego rozwiązania w jednym urządzeniu. „NAVISAS utoruje drogę nowemu, niedrogiemu instrumentowi, który może być wykorzystywany przez małe statki powietrzne w celu zapewnienia poziomów parametrów nawigacji zgodnych ze zmieniającą się przestrzenią powietrzną i ruchem lotniczym”, zauważa Oliveira. Oczekuje się, że IMU oparte na żyroskopach atomowych i przyspieszeniomierzach MEMS staną się tańsze w produkcji. Oznacza to, że rozwiązanie NAVISAS ma potencjał, by zastąpić wysokiej jakości certyfikowane układy inercyjne wykorzystujące żyroskopy laserowe. Eksperymenty przeprowadzone w ramach projektu potwierdziły, że rozwiązanie NAVISAS będzie miało podobną wydajność jak żyroskopy laserowe. Uatrakcyjnia to rozwiązanie dla producentów samolotów komercyjnych i otwiera rynek wysokowydajnych systemów inercyjnych dla mniejszych samolotów. „Chociaż przed nami jeszcze długa droga, zanim dostępny będzie dojrzały i niedrogi żyroskop atomowy, przewidywana wydajność jest obiecująca i może stanowić wyzwanie dla najnowocześniejszych żyroskopów pierścieniowych”, dodaje Oliveira. Element wizyjny Do badania dodano nawigację opartą na wizji, początkowo nie wchodzącą w zakres systemu NAVISAS. Rozwiązanie oparte na kamerach elektrooptycznych zostało przetestowane w locie rzeczywistym i udowodniło swoją przydatność dla małych samolotów, zwłaszcza dronów, o ile brane są pod uwagę wizualne warunki meteorologiczne. Oliveira wyjaśnia: „Jest to bardzo tania alternatywna metoda nawigacji w porównaniu z jakimkolwiek innym odpowiednim systemem, która może zapewnić APNT bardzo zadowalające wyniki pozwalające na kontynuowanie misji podczas przerwy w działaniu GNSS”. Ogólnie rzecz biorąc, projekt zaowocował opracowaniem koncepcji operacyjnych APNT dla małych statków powietrznych, powstaniem podejść do połączenia odbiorników GNSS z MAC i stworzeniem żyroskopów atomowych oraz potwierdzeniem koncepcji nawigacji opartej na wizji ocenianej podczas rzeczywistego lotu drona. Ponadto partnerzy projektu przeprowadzili studium wykonalności NAVISAS APNT. Według Oliveiry, konsorcjum poszukuje nowych możliwości, które umożliwią dalsze dopracowanie technologii NAVISAS, a testy operacyjne planowane są na najbliższe lata. „Wierzymy, że jeśli koncepcja NAVISAS zostanie wdrożona, poprawi również poziom bezpieczeństwa lotów i pozytywnie wpłynie na osiągi i wydajność”, podsumowuje.
Słowa kluczowe
NAVISAS, małe statki powietrzne, systemy nawigacji, GNSS, alternatywne systemy pozycjonowania, nawigacji i pomiaru czasu
