Pilotar drones de forma confiável com tecnologia de comunicação móvel

Drones estão operando cada vez mais em áreas fora da vista da pessoa que os controla. No entanto, os controles remotos convencionais têm um alcance limitado, o que os torna inadequados para esses voos. Por outro lado, os sistemas simples baseados em rede móvel têm sido até agora incapazes de garantir uma conexão confiável quando as cargas da rede móvel são altas ou onde há falta de cobertura de rede. Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Telecomunicações, Heinrich-Hertz-Institut, HHI uniram forças com parceiros no projeto SUCOM para desenvolver um novo sistema de rede móvel que pode ser usado para controlar drones mesmo em longas distâncias e em terrenos difíceis.

Drones autônomos que se comunicam por meio de redes móveis geralmente não possuem uma conexão estável. A falta de cobertura de rede é uma explicação para as interrupções. Os especialistas também suspeitam que os drones que operam em grandes altitudes podem acessar muitas torres de celular ao mesmo tempo e ficar alternando entre as células da rede, o que pode levar à desconexão. Pesquisadores do Fraunhofer HHI, por outro lado, descobriram que os protocolos de comunicação que os drones usam e que regulam o fluxo de dados entre o drone e o controlador apresentam problemas. Se eles não forem robustos o suficiente para taxas de dados flutuantes, alguns pacotes de dados chegam mais lentamente e alguns são perdidos.

Os pesquisadores do Fraunhofer HHI, portanto, uniram forças com a Wingcopter, fabricante de drones Hessian, Emqopter GmbH e CiS GmbH para desenvolver novos protocolos de comunicação insensíveis a fluxos de dados irregulares. O drone permanece conectado, mesmo que a taxa de dados flutue. Informações críticas de segurança necessárias para a criação de fotografias aéreas, como posição, altitude, direção de voo, velocidade e outros dados, podem ser transmitidas sem interrupção – um pré-requisito fundamental para os altos requisitos de segurança na aviação.

O mais alto nível de confiabilidade

“Para comparação, equipamos um drone com um sistema LTE disponível comercialmente e com nosso módulo de rede móvel SUCOM, que possui os novos protocolos de comunicação”, diz Tom Piechotta, cientista da Fraunhofer HHI. “Enquanto a conexão que usava o módulo convencional continuava caindo, o módulo SUCOM fornecia uma conexão estável. Graças aos nossos novos protocolos, a conexão é tão estável que não há interrupções.” Para o pesquisador, esse é um indício claro de que as interrupções nos drones não são causadas apenas pela falta de cobertura da rede.

O módulo de rede móvel SUCOM também pode ser instalado em drones que já estão em uso: No Malawi, por exemplo, drones equipados com o novo módulo entregam remédios, suprimentos de sangue e outros materiais vitais para a população durante a estação chuvosa, percorrendo distâncias de até a 40 quilômetros. Eles decolam de quatro aeródromos, cada um com um “piloto remoto” que insere a rota atual no sistema e define os waypoints que guiarão o drone. Basta um clique para enviar o plano de voo para o drone.

Os dados necessários para que isso aconteça são enviados para um servidor na Cidade do Cabo, de onde são transmitidos para o módulo SUCOM e depois para o controlador de voo do drone. Enquanto está em trânsito, o drone é monitorado continuamente pelo piloto remoto em tempo real. O drone também está equipado com tecnologia de satélite, que pode ser usada se a conexão DSL falhar. Os drones também podem ser operados por meio de um smartphone e conexão VPN, se necessário.

Do Malawi a Berlim em 170 milissegundos

Para garantir a transferência rápida de dados entre o drone e o servidor na Cidade do Cabo, foram feitas personalizações no hardware e no software do servidor. A conexão agora é tão rápida que os drones no Malawi são capazes de se comunicar com o Fraunhofer HHI na Alemanha em tempo real. Leva apenas 170 milissegundos para um pacote de dados ir do drone para Berlim através do servidor na Cidade do Cabo por meio de uma rede de comunicação móvel.

O sistema SUCOM também pode fornecer melhor cobertura para locais remotos na Alemanha. Para demonstrar isso, a equipe do projeto sobrevoou uma grande área florestal no norte de Brandemburgo, um dos maiores pontos mortos da rede na Alemanha, com um diâmetro de 14 quilômetros. O voo foi um sucesso. Graças ao módulo SUCOM, os drones não perderam a conexão em nenhum momento durante o voo.