Дроны все чаще работают в зонах вне поля зрения человека, управляющего ими. Однако обычные пульты дистанционного управления имеют ограниченный радиус действия, что делает их непригодными для этих полетов. С другой стороны, простые системы на базе мобильных сетей до сих пор не могли гарантировать надежное соединение при высокой нагрузке на мобильную сеть или при недостаточном покрытии сети. Исследователи из Института телекоммуникаций им. Фраунгофера, Heinrich-Hertz-Institut, HHI объединили усилия с партнерами по проекту SUCOM для разработки новой системы мобильной сети, которую можно использовать для управления дронами даже на больших расстояниях и над труднопроходимой местностью.

Автономные дроны, которые общаются через мобильные сети, часто не имеют стабильного соединения. Отсутствие покрытия сети является одним из объяснений сбоев. Эксперты также подозревают, что дроны, работающие на больших высотах, могут одновременно получать доступ к слишком большому количеству вышек сотовой связи и постоянно переключаться между ячейками сети, что может привести к отключению. С другой стороны, исследователи Fraunhofer HHI обнаружили, что протоколы связи, которые используют дроны и которые регулируют поток данных между дроном и контроллером, создают проблемы. Если они недостаточно устойчивы к колебаниям скорости передачи данных, некоторые пакеты данных прибывают медленнее, а некоторые вообще теряются.

Поэтому исследователи Fraunhofer HHI объединили усилия с Wingcopter, производителем беспилотников из Гессена, Emqopter GmbH и CiS GmbH для разработки новых протоколов связи, нечувствительных к скачкообразным потокам данных. Дрон остается на связи, даже если скорость передачи данных колеблется. Критическая для безопасности информация, необходимая для создания аэрофотоснимков, такая как положение, высота, направление полета, скорость и другие данные, может передаваться без перерыва, что является ключевым условием для высоких требований безопасности в авиации.

Высочайший уровень надежности

«Для сравнения, мы оснастили дрон имеющейся в продаже системой LTE и нашим модулем мобильной сети SUCOM с новыми протоколами связи», — говорит Том Пьехотта, ученый Fraunhofer HHI. «В то время как соединение, которое использовало обычный модуль, продолжало обрываться, модуль SUCOM обеспечивал стабильное соединение. Благодаря нашим новым протоколам соединение настолько стабильно, что прерываний не было». Для исследователя это явный признак того, что сбои в работе дронов вызваны не только отсутствием покрытия сети.

Модуль мобильной сети SUCOM также может быть установлен на дроны, которые уже используются: например, в Малави дроны, оснащенные новым модулем, доставляют населению лекарства, кровь и другие жизненно важные материалы в сезон дождей, преодолевая расстояния до 40 километров. Они взлетают с четырех аэродромов, на каждом из которых есть «удаленный пилот», который вводит текущий маршрут в систему и определяет путевые точки, по которым будет вести дрон. Достаточно одного клика, чтобы отправить план полета на дрон.

Данные, необходимые для этого, отправляются на сервер в Кейптауне, откуда они передаются на модуль SUCOM, а затем на контроллер полета дрона. Во время полета дрон постоянно контролируется дистанционным пилотом в режиме реального времени. Дрон также оснащен спутниковой технологией, которую можно использовать в случае сбоя DSL-соединения. Дронами также можно управлять через смартфон и VPN-соединение, если это необходимо.

Из Малави в Берлин за 170 миллисекунд

Для обеспечения быстрой передачи данных между дроном и сервером в Кейптауне были внесены изменения в аппаратное и программное обеспечение сервера. Соединение теперь настолько быстрое, что дроны в Малави могут общаться с Fraunhofer HHI в Германии в режиме реального времени. Пакету данных требуется всего 170 миллисекунд, чтобы добраться от дрона до Берлина через сервер в Кейптауне по сети мобильной связи.

Система SUCOM также может обеспечить лучшее покрытие для отдаленных районов Германии. Чтобы продемонстрировать это, команда проекта пролетела над большой лесной территорией в северной части Бранденбурга, одной из крупнейших мертвых зон сети в Германии диаметром 14 километров. Полет прошел успешно. Благодаря модулю SUCOM дроны не теряли связь ни на одном этапе полета.