Sensores Remotos a Control Remoto

Cuando los piratas somalíes secuestraron el carguero Maersk Alabama de los Estados Unidos y tomaron de rehén al capitán Richard Phillips, un vehículo aéreo ScanEagle de la marina del país norteamericano (UAV) construido por la unidad Insitu de Boeing tomó imágenes de vídeo de la situación que se vivía. Los depredadores y segadores del UAVs han estado en las noticias recientemente porque los militares estadounidenses los han utilizado para poner en marcha ataques con misiles, tales como el que mató según se informa al hijo de Osama bin Laden, contra las blancos de Al-Qaeda y Talibanes en Afganistán y Paquistán.

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Figura 1: MDA Corporation’s Heron UAV es un sistema de media altura y de larga resistencia

El uso extenso de los UAVs de los militares para las tareas “sucias o peligrosas” de vigilancia para las cuales se adapta mejor que los aviones tripulados. Las imágenes y los vídeos en tiempo real se utilizan cada vez más para la vigilancia remota, el conocimiento circunstancial, y la toma de decisiones. “En el lado receptor, la cantidad de datos disponibles están aumentando exponencial,” dice a Kevin Kelleher, la integración del avion al National System for Geospatial Intelligence (NSG) en National Geospatial-Intelligence Agency (NGA).


Asociando la información geoespacial a inteligencia de las imágenes, esta tecnología video aerotransportada de vigilancia (AVS) permite que los responsables vean situaciones desde un contexto geográfico, que siguen y visualizan acontecimientos.

¿Que son UAVs y que hacen?

También es conocido como aviones pilotados a distancia (RPA), los sistemas aéreos sin tripulación (UAS), y simplemente los drones, estas aeronaves fijas y de alas giratorias pilotadas remotamente y los sistemas menos pesados y armados y desarmados. Parecen planos de juguete y pueden pesar tan poco como 12 libras, construido por los sistemas aeroespaciales de Northrop Grumman, que tienen una gama de 3.000 millas y funcionan aproximadamente 60.000 pies, y el depredador MQ-1 y segador MQ-9, ambos construidos por General Atomics Aeronautical Systems.

Ventajas de usar los UAVs para la teledetección

Para las misiones civiles y militares, los UAVs tienen dos ventajas dominantes sobre los aviones pilotados. Primero, son más eficientes porque pueden ser diseñados sin consideración alguna hacia limitaciones del factor humano. En segundo lugar, pesan menos que los aviones pilotados, tienen un funcionamiento del ciclo vital y costos de mantenimiento mucho más bajos.
De una perspectiva militar, los UAVs son “otra fuente de datos de geo-inteligencia,” dice Kelleher. Sin embargo, cuatro ventajas han hecho los UAVs más factibles y atractivos a los planificadores militares.

Primero, los avances tecnológicos han hecho más pequeñas las cargas útiles del sensor y armas, más ligeras, y más capaces y ha aumentado enormemente la conectividad del ancho de banda de las transmisiones de datos usadas para el comando y control del vehículo, comando y control de carga útil, y transferencia de datos. Los avances en tecnología de microprocesador y desarrollo de programas han permitido el proceso a bordo de los datos del sensor, mientras que los avances en la navegación inercial y del GPS han permitido sistemas de mandos de vuelo robustos y autónomos. Los nuevos materiales compuestos y los sistemas de propulsión mejorados han dado lugar a armaduras de avión más ligeras, más pequeñas, y más cautelosas.

En segundo lugar, los UAVs son particularmente apropiados a los desafíos de la “guerra asimétrica” contra agentes de no-estado. Pueden funcionar en los ambientes “sucios”, tales como contaminaciones quimicas, biológicos, o radiactivos. La gran resistencia de los UAVs proporciona la ayuda continua para no “entorpecen” las misiones que requieren mayor persistencia, tales como supervisión y artículos de información que necesitan solamente la atención. Los pequeños UAVs, pueden cercar un blanco y proporcionar una visión de ojo de pájaro.

Tercero, los UAVs tienen la resistencia que excede limitaciones humanas permitiendo que los comandantes reduzcan el número de salidas, que se traduce a pocas horas de vuelo perdidas debido al mal tiempo, a menos desgaste de los vehículos, y una caída brusca en el número de accidentes. Teledirección de los UAVs también permite que los equipos vuelen misiones operacionales sin gran despliegue. Esto reduce costos de soporte y requisitos de protección.

Cuarto, los UAVs son mucho más reservados que los aviones pilotados, según Vern Rummel, un experto de UAV con los programas de los aviones de con sistemas BAE. Los “blancos no tienen ninguna idea que están siendo seguidas o visualizados”, dice él. Además, Carryer precisa que los intérpretes y analistas de las imagenes del UAV pueden estar en cualquier parte del mundo.

Desafíos de usar UAVs en la Teledetección

Los operadores militares UAV, según Carryer, hacen frente a dos desafíos importantes: acceso adecuado al espacio aéreo y a las radiofrecuencias. Éstas, por supuesto, son ediciones políticas, legales, y administrativas, no técnicas. La “asignación de frecuencia en un área congestionada es una gran cosa”, dice Carryer. “Típicamente, no asocian a la gente que maneja frecuencias a seguridad de aviación. Ahora un UAV está conectado con la tierra vía una transmisión de datos, y hay ediciones de seguridad”.

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Figura 2: Interfaz basica del software de análisis video SOCET GXP de sistemas BAE (demo en figuras 2-6)

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Figura 3: Regiones seleccionadas para editarlas en el software de Análisis de Video.

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Figura 4: Esta imagen demuestra la ventana activa del rollo de película

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Figura 5: Esto demuestra los realces aplicados

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Figura 6: El software Video Analysis permite el seguimiento de un vehículo

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Figura 7: Las imágenes de MicroPilot capturadas por el UAV son de Columbia Británica (arriba), tomada desde una altura de 2.100 pies.

Mientras que la estabilización es una edición trivial para los grandes UAVs, que utilizan los mismos giro-estabilizadores que se montan en los aeroplanos y helicópteros, es un desafío importante para los micro-UAVs. Éstos son guiados alrededor del viento y con mucha más turbulencia que aviones más grandes o más rápidos. La clave, es reducir al mínimo la altitud del vehículo, el índice de velocidad angular, y la aceleración angular – que requiere “reacciones muy sofisticadas de control y de milisegundos de energía”. La turbulencia se relaciona más con el diseño de un vehículo que a su velocidad del vuelo, precisa a Scott Newbern, gestor del proyecto en AeroVironment, Inc. (Monrovia, California). “Nuestros pequeños vehículos tienden a funcionar a 500 pies sobre la tierra, así que se encuentran más turbulencias y cambios en el viento que los UAVs que vuelan en altitudes mucho más altas”. “Podemos solucionar el problema de videos tambaleante a través de la estabilización digital, y de herramientas de software para estabilizar imágenes”. En cuanto a la capacidad para seguir objetivos móviles, según Carryer, el único desafío son las nubes.

Compensaciones entre los UAVs grandes y pequeños

Los UAVs grandes pueden volar mucho más rápidamente y para distancias mucho mayores que los pequeños y pueden llevar armas. Sin embargo, compiten con el espacio del transporte con otros activos, tales como tanques, forzando a planificadores a tomar decisiones difíciles, dicen Rummel. Los pequeños UAVs, él precisa, puede ser cargado fácilmente en la parte posterior de un vehículo blindado ligero (servicio) y pueden ser lanzados desde tierra. Diseñado exclusivamente para proporcionar el reconocimiento aéreo y conocimiento circunstancial, los pequeños UAVs permiten a las compañías y a los pelotones, por ejemplo, mirar sobre una colina para emboscadas sin tener que pedir un activo de alto nivel, tal como un Depredador, según Newbern. Son un multiplicador de fuerza, que permite realizar misiones que tomarían mayor cantidad de fuerza.

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Figura 8: Las imágenes de MicroPilot muestran Columbia Británica (arriba), tomada de una elevación de 2.100 pies.

El papel de la NGA

Mientras que la NGA tiene un papel significativo en el aprovechamiento de datos de la geo-inteligencia, la mayor parte del primer nivel de exploración es hecho por los militares en el campo, explica Kelleher. Sin embargo, los servicios esperan que la NGA almacene y disponga los datos a uso general a futuro. Los UAVs son parte responsable del enorme crecimiento en la cantidad de datos de la geo-inteligencia. El director de la NGA ve estos datos como tan importantes que él designó a un diputado CIO encargado de los datos. “Los recursos analíticos son limitados y los datos de fuente están explotando mucho más rápido que nuestra capacidad de investigarlos”, dice Kelleher. “Es importante que continuemos promulgando estándares”

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Figura 9: Presa visualizada con CropCam de MicroPilot.

Estándares de los datos

La arquitectura existente donde quiera que funcionen, los UAVs deben utilizar estándares de datos. La OTAN, por ejemplo, tiene estándares para los formatos de las imágenes inmóviles (STANAG4545, similares al JPEG) y de video (STANAG4609), así como para comunicaciones y transmisiones de datos. Dentro de la NGA, hay actualmente tres grupos de trabajo importantes en el lugar para tratar estándares: el grupo de trabajo de los estándares de la inteligencia Geoespacial, el equipo de acción de interoperabilidad de NGA, y el tablero de los estándares de NGA. Hay también cuatro grupos principales compuestos de expertos del tema: National Imagery Transmission Format Standards Technical Board, Motion Imagery Standards Board, Community Sensor Model Standards Working Group, y Metadata Focus Group.

Software de Análisis de Video

Uno de los productos más valiosos que los UAVs pueden proporcionar es el vídeo, en tiempo real o tiempo real cercano. Este producto también plantea uno de los desafíos más grandes. “Para ser útil, esta cantidad masiva de datos se debe analizar en tiempo real cercano”, dice Glorieta Matt, de Sistemas BAE, un experto del tema para la herramienta de software de analisis de video de la compañía SOCET GXP. La reasignación muy flexible y dinámica de los UAVs, precisa, requiere analizar rápidamente la secuencia de datos, que puede ser parte de operaciones vivas.

SOCET GXP, puede admitir el vídeo UAVs con más de una corriente de datos de soporte que incluyen las variables tales como la localización de la plataforma, su ángulo de vista, temperatura, y la velicidad del viento y visualizar la ruta de campo visual de la cámara en un mapa. El usuario puede entonces trasladarse a marcos de interés y crear anotaciones en SOCET GXP, márgenes de beneficio, resumiendo productos, extracción de terreno, extracción constructiva, y así sucesivamente. “Usted ahora tiene toda la funcionalidad del video en SOCET GXP”, dice Glorieta, “y puede explotar los datos. Usted puede difundir el vídeo con otras fuentes de referencia y utilizar otros softwares geoespaciales, tal como Google Earth.”

Aplicaciones Civiles

Los usos civiles de los UAVs se extienden a supervisión de cosechas, clima, líneas de costa, y fronteras, asistiendo a la búsqueda y operaciones de rescate, y exploración de minerales. Algunas compañías se especializan en la producción de UAVs relativamente baratos para estos usos civiles. MicroPilot, construye UAVs que cuestan menos de US$7.000 y no requieren pilotos entrenados. Según Pedro Pepin, el vice presidente de la compañía, los componentes para los UAVs “son accesibles en línea o donde quiera usted”. La razón principal que la gente compra los UAVs, él precisa, es que son más baratos que los aviones normales, especialmente en economías del Tercer mundo.

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Figura 10: Torre eléctrica demostrada con CropCam de MicroPilot.

Una limitación de estos UAVs es que no pueden volar cuando los vientos están sobre 30 kilómetros por hora o muy impetuoso, dice Pepin. Además, el FAA ha prohibido la mayoría de los vuelos del UAV sobre los Estados Unidos continentales porque los UAVs no pueden “detectar y evitar” otros aviones. Sin embargo, la universidad de Dakota del Norte ha comprado unas par de cámaras MicroPilot y está trabajando con el FAA para desarrollar estándares para los UAVs.

Los UAVs como plataformas de teledetección han dado a muchos grupos de investigación la oportunidad de adquirir datos a bajo costo para justificar su uso en la teledetección. Una vez que las regulaciones del espacio aéreo se han adaptado para aceptarlos como aviones regulares, estas plataformas se pueden convertir en el catalizador para muchos nuevos usuarios y aplicaciones de teledetección.

Fuente:

Palebluedotllc

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