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drones

drones (vehículo aéreo no tripulado)

Bajo estas líneas, repasaremos un poco la historia de estos singulares y complejos vehículos, los drones.

¿Qué es un drone?HistoriaPatente (el barco volador)Los drones, son armas mortíferasNormativas¿Cómo se comunican los drones?FPV (First Person View)El VANT (drones de guerra)Predatorusos y diferencias (agrícola, ganadería, civil…)adquisición y mantenimiento (civil)ventajas & desventajasprivacidad personalmaneras de clasificar – ver categorías UASDrones 3D Roboticsnormativa española
3dr solo de drones 3D Robotics
3dr solo

¿Qué es un drone?

Un drone es un vehículo aéreo no tripulado, es una aeronave sin tripulación que puede mantener de forma autónoma un nivel de vuelo sostenido y controlado.

Es más, debería estar propulsado por un motor de explosión, eléctrico o también de reacción.

General Atomics

En 2014 General Atomics presentó el drone llamado Predator XP, este drone puede ser vendido a países donde la normativa norteamericana no permite vender sistemas con determinado armamento, países de Oriente Medio, de África del Norte, Sudamérica y Asia.

drones MQ-1C Grey Eagle financiado por el Ejército de los Estados Unidos
General Atomics MQ-1C Grey Eagle

Claro está, que este drone tiene vuelo de 25.000 pies (más de 7.600 metros), es capaz de permanecer en el aire 35 horas seguidas y alcanzar velocidades próximas a los 260 kilómetros por hora.

historia de los drones

Es posible que el nacimiento del drone se remonte a más de un siglo atrás, en aquella época, Nikola Tesla (mítico inventor de origen serbio), conocido sobre todo por sus inventos y cooperaciones en diversos campos, del que destacaba en el electromagnético, corriente alterna, fluorescencia, radio, entre muchos otros.

Parece que Tesla, además de inventar la electricidad (aunque fue Edison, quien paso a la historia como el padre de la misma), predijo tecnologías que décadas después se hicieron realidad.

Más tarde, los precursores de estos cambios, permitieron ciertamente décadas después, expandir sus campos de investigación a nuestra sociedad y a nuestros hogares.

Tesla predijo tecnologías reales con los drones
experimento dron por Tesla

Algunas de ellas, las podemos aplicar a la tecnología que se aplica a la telefonía, aplicaciones wifi, al gran avance de los aviones comerciales, los drones.

patente

En 1898 Tesla registró la patente de una especie de barco volador. Se creía que podía ser un arma muy mortífera que acabaría con las guerras.

Ya en nuestras décadas, Chris Anderson, junto con Jordi Muñoz, hacen suya la idea y hoy día, son fabricantes de elementos para drones más importantes del mercado.

Se desarrollaron gran multitud de ellos, aunque no con los propósitos que en su principio se crearon.

Predator, primeros drones usados por CIA en Afganistan
Predator, primer dron de la CIA

el dron, un arma mortífera

Uno de los primerizos drones más famosos del mundo, fue el drone Phantom 3.

Este drone, tenía una estupenda calidad precio, con un peso de 1280kg, tenía una velocidad de ascenso de 5m/s e incluía una cámara estabilizadora que era capaz de hacer fotos de 12 megapíxeles y grabar videos con calidad de 2,7.

Sabemos que los vuelos comerciales viajan a una altitud crucero media de entre 30.000m y 40.000m, pero, ¿y los drones?.

Los drones, (generalmente recreativos) tiene una velocidad media de 60 km/h. y suelen tener una autonomía promedia de casi media hora. Como media, se estima que puede llegar hasta 1.500 metros y suelen incorporar un botón para su regreso de forma automática.

normativa española

Actualmente (2020/ 21), para volar drones de más de 250gr en España, se exige mantener una serie de condiciones, que nos permita pilotarlos de forma segura en zonas no urbanas:

  • la distancia máxima al drone no excederá de 100 metros.
  • tiene que haber una altura de 120 metros sobre el edificio más alto en un radio de 600 metros.

En cualquier caso, las normativas en cada país suele establecer una relación peso/ altura de vuelo diferente, recomendamos encarecidamente, tenerlas en cuenta.

Los drones vehículos con GPS incorporado
vehículos con GPS incorporado

¿Cómo se comunican los drones?

Los protocolos para drones y el R/C pueden ser muy diversos.

Los Transmisores (TX) o emisoras por una parte será el encargado de enviar nuestros movimiento, permite a los pilotos controlar el drone de forma inalámbrica y por otro banda tenemos los receptores de radio (RX) que serán los encargados de recibir la señal que transmite nuestra emisora, para comunicarse con la controladora de vuelo (FC), nuestro drone.

En los sistema de comunicaciones, muchas empresas enfocadas al ámbito de las telecomunicaciones y seguridad, desarrollan los drones con sistemas antipirateo de señal. (en España una de las más conocidas, fue la gallega Egatel).

métodos de vuelo

Hemos visto que mediante emisora y visionándolo directamente es una clásica y buena opción para pilotar un dron, ¡pero no es la única!

En la actualidad, el control remoto (tipo joystick) se puede realizar también mediante aplicaciones concedidas sobre todo para smartphones o tablets.

Android, iOS, e incluso Linux pueden ser utilizados para pilotar un drone desde app desarrolladas para tal efecto (opción mediante WiFi)

La posibilidad de programar rutas de paso (utilizando waypoints) es otra de las múltiples posibilidades de configuración.

Para poder utilizar muchas de estas opciones, en muchos casos, se requiere que el drone incorpore GPS, además, nos permitirá como resultado poder recoger información del vuelo en cualquier zona y localizaremos perfectamente el drone en posición y altitud en cada momento.

FPV (First Person View)

Se puede controlar y hacer un seguimiento del drone con visión remota o pilotaje en inmersión, (vuelo en primera persona), conocido por sus siglas FPV (First Person View)

 FPV vuelo en primera persona
tecnología GPS

VANT – drones de guerra

Los VANT (vehículo aéreo no tripulado), se han dejado ver en la guerra del Golfo y en la guerra de Bosnia.

Los primeros Vant se construyeron durante la Guerra Mundial y no se estrenaron hasta la segunda Guerra Mundial, antiguamente se utilizaban para entrenar a los operarios de los cañones antiaéreos.

A partir de entonces, sólo utilizaban los drones como un ejercicio de puntería, aunque la idea era que lanzaran bombas sobre los enemigos.

Actualmente, los VANT militares realizan tanto misiones de reconocimiento como de ataque.

campo concentración Auschwitz (krakow)
Cracovia – Auschwitz (krakow)

guerra fría

Sobre todo EEUU, durante la guerra fría (1945 a 1989), los drones se utilizaban para que fueran objetivos militares.

guerra de Vietnam

En la guerra de Vietnam, se volvió a retomar su utilidad para destruir los objetivos desde el aire.

defensa contra los Zeppelins

A finales de 1916, el Reino Unido construye a cargo del capitán A.H Low el Aerial Target, un vehículo aéreo no tripulado controlado por radio desde tierra que pretendía servir como blanco aéreo de entrenamiento y como defensa contra los Zeppelins.

En el 1917, se desarrolla el conocido como Torpedo Aéreo Kettering por Charles F. Kettering de la General Motors, con los controles de Elmer Sperry y su hijo Lawrence Sperry.

drones y sus variantes

Según su tipo de conducción, podemos destacar dos variantes bien diferenciadas.

ubicación remota

RPAS (del inglés Remotely Piloted Aircraft System),​ el drone vuela sin tripulación, su control se realiza remotamente.

vuelo pre-programados

Puede que se consideren como vuelos autónomos, los planes de vuelo se realizan a través de automatización dinámica (se programan los puntos de paso, mediante coordenadas).

predator

Militarmente hablando, los Vehículos Aéreos de Combate No Tripulados (UCAV) se utilizaban como vehículo que albergaban misiles, y era considerado como armas no reutilizables

los costes de los primeros drones
3,2 millones de dólares

El coste aproximado de estos primeros modelos era de unos 3,2 millones de dólares, servían principalmente, para reconocimiento, pero, tenían capacidad ofensiva con la posibilidad de incorporar dos misiles.

El MQ-1 predator, era un sistema de armas muy completo, tenía una plantilla de 55 personas, incluyendo 4 vehículos aéreos, sistema de control desde tierra y la conexión vía satélite.

El diseño y partes del montaje de un drone, fué evolucionando, mejorando así su capacidad de ataque y defensa, se ha llegado a instalar, hasta un motor de tipo turbohélice.

evolución del diseño militar
diseño armamentístico

Por otra banda, disponen de Antena del Radar (SAR), 2 sistemas de navegación inercial (GPS), antenas por satélite Ku-bar, grabadoras de video con sonido, APX-100 Sistema de identificación,  y transponedor, un modem procesador de comunicaciones por satélite, antena omnidireccional banda C, células delantera y trasera de combustible, refrigerador de motor, radiador y combustible, motor 914F, servo en la cola y batería.

También constan de módulo de control primario y secundario, un procesador del radar con apertura sintética y una bandeja de entrada para la aviónica.

Receptor/ transmisor arc-210, unidad de Sensor de vuelo, codificador de video y detector de hielo y controlador del deshielo, sensor electro óptico/infrarrojo/AN/AAS-52(V)1, un receptor/transmisor del Radar y una cámara de morro.

usos y diferencias

Los usos del drone son tanto civiles como comerciales, pero sus primeros usos fueron en aplicaciones militares, llamados Vehículos Aéreos de Combate No Tripulados, (UCAV) como vimos anteriormente.

usos agrícolasempleo en ganaderíasuso civil
drones DJI Agras MG 1P fumigando
DJI Agras MG 1P en uso agrícola

Los drones son grandes aliados entre los agricultores, ganaderos y pescadores, pueden llegar a combinar diferentes tecnologías para ayudar en los quehaceres diarios, cámaras térmicas con la tecnología HD, control de topografías (fotogrametría), depósitos, ahuyentadores y otros muchos accesorios de control.

agricultura

Los drones con fines agrarios, son capaces de monitorizar y evaluar las condiciones del los terrenos de forma muy precisa, son capaces de recoger información sobre el ritmo de crecimiento de los cultivos, temperatura, hidratación, control de enfermedades (plagas).

DJI Agras MG 1P es considerado uno de los mejores drones para uso intensivo en la agricultora, con la incorporación de unas potentes luces leds, es incluso capaz de fumigar los cultivos por la noche.

En definitiva, estos dispositivos pueden sobrevolar cientos de hectáreas de campos de cultivo y recopilar información gracias a sus sensores, de una forma rápida y cómoda.

Las aeronaves controladas remotamente (aeronaves R/C) no se consideran como VANT, ya que no son sistemas autónomos que puedan operar sin intervención humana durante su funcionamiento en la misión, es decir, pueden despegar, volar y aterrizar automáticamente.

El uso intensivo, y crecimiento tan acusado, han echo crecer muchas empresas del sector, como Syma o DJI.

panel control de drones
sistema control

ganadería

Gracias a los drones, los ganaderos, pueden supervisar zonas inaccesibles (casi remotas) y controlar los rebaños.

Son muy útiles en ganaderías extensivas, ya que ayudan a reconocer las zonas de pasto (mediante grabaciones aéreas) y además mueven y dirigen al ganado.

civil

También los drones tienen un uso muy efectivo contra:

  • seguridad ciudadana
  • vigilancia del tráfico
  • control de fronteras
  • salvamento y emergencias
  • control medioambiental, frente a incendios, control plagas…

y en otros muchos campos como pueden ser, investigación e inteligencia, logística, seguridad civil, como la vigilancia de los oleoductos…

drones abeja control plaga vespa velutina asiática
simulación control plaga velutina

adquisición y mantenimiento

Se estima que en uso militar, un avión no tripulado es más barato que un avión tripulado militar, pero, si valoramos el uso civil.

El empleo de drones puede tener grandes altibajos si lo tratamos como una herramienta civil, el coste de adquisición puede llegar a dispararse cuando añadimos también el mantenimiento que lleva consigo, pudiendo ser hasta 30 veces mayor, si lo comparamos con aeronaves tripuladas.

De esta manera, puede que muchas veces, su utilización queda relegada a compañías privadas que buscan posicionarse tecnológicamente desarrollando diseños relativamente innovadores, como por ejemplo, en el empleo militar que pueden basar su tecnología en campos de inteligencia artificial, con grandes aportes de automatización y robótica.

Seguramente, nos podemos basar en el Eurocopter EC120 Colibri, es un helicóptero tripulado, con un coste cercano a los 1,5 millones de dólares, mientras que si adquirimos el sistema experimental para empleo en portaaviones más grande en su modalidad, el MQ-8B Fire Scout, se puede llegar a aproximar a los 50 millones, a partir de aquí, cabe no despreciar su mantenimiento, que podría incluso encarecer el precio final.

ventajas y desventajas

Como resultado, además de todos los usos que se le pueden atribuir, podemos destacar otras características comunes.

ventajas

  • posibilidad de uso en áreas de alto riesgo o de difícil acceso.
  • no requiere la actuación de pilotos en la zona de combate.

desventajas

En tiempo de guerra, el enlace vía satélite puede ser hackeado y por lo tanto, romperse las comunicaciones entre tierra y drone, como ocurrió en Irak y Afganistán, introdujeron un virus y quedó inutilizado.

Un retraso entre la emisión de instrucciones y su recepción, pueden ser muy críticas para la aeronave.

Los fenómenos físicos, sol, mal tiempo, tormentas de rayos, pueden producir cambios en la ionosfera e interferir.

La capacidad de vuelo de estos drones es limitada por el tipo de combustible, fuente de energía, tamaño, alcance y su sistema de navegación.

Éticas. Esta la posibilidad de que la inteligencia artificial del UAV pudiera determinar por sí misma los objetivos a atacar.

Una cierta insensibilidad sobre las consecuencias de la guerra, al mantenerse a distancia de los conflictos.

privacidad personal

Hoy en día, cualquier persona puede adquirir un drone, por lo que la ética puede ponerse en duda.

la privacidad
privacidad

Ciertamente, otra característica a evitar, es que las personas pueden ser grabadas y fotografiadas de forma ilegal, sobre todo ya sean espacios privados, públicos, violando la privacidad personal.

clasificación

Se pueden clasificar en varios grupos.

según uso

  • drone Blanco: el motivo de estos drones como bien se aprecia por su nombre, es simular aviones o ataques enemigos en los sistemas de defensa ya sea de tierra o aire.
  • de reconocimiento: son capaces de enviar información militar, destacaban los MUAV (Micro Unmanned Aerial Vehicle) que son tipo avión-helicóptero.
  • drones de combate (UCAV): se utilizan para llevar a cabo misiones peligrosas y para combatir.
  • empleo en logística: están diseñados para llevar carga.
  • drones investigación y desarrollo: en ellos se prueban e investigan los sistemas en desarrollo.
  • UAV comerciales y civiles: Son diseñados para propósitos civiles, para realizar filmaciones, tomar imágenes y purificar el aire (ZED CORP).

dependiendo de su motorización

  • Tricóptero, dispone de tres brazos con sus respectivas hélices
  • Cuadricóptero tiene cuatro brazos
  • Hexacópteros seis brazos lo equilibran
  • Octocópteros emplea ocho brazos
  • Coaxiales en cada brazo es capaz de tener varios motores

categorías (etiqueta UAS)

Desde el año 2021, los drones se clasificarán y etiquetarán dependiendo de sus características propias, tales como peso, sistemas integrados, tipo de control (nacen las categorías y controles por etiqueta UAS)…

Previamente aclaramos el significado de las siguientes siglas:

MTOW” en inglés “Maximun Take-Off Weight” su significado al español “Peso Máximo al Despegue”

«MTOM” en inglés “Maximun Take-Off Mass” en español significa “Masa Máxima al Despegue”

Quedaran englobados en las siguientes 7 categorías:

curso Básico de Piloto de Drones,
UAS – Normativa europea

etiqueta C0

Bajo este marcado, entrarán los drones más básicos y por ello y debido al peso de los mismos, son los que tienen menos restricciones en el mercado.

  • En primer lugar, tendrá MTOW inferior a 250 gr.
  • Asimismo velocidad máxima de 19 m/s. en vuelo horizontal.
  • Limitación de altura máxima desde el punto de despegue a 120 metros.
  • Así como alimentación eléctrica.

etiquetado C1

A consecuencia de sus características técnicas, ya requieren ciertos requisitos a tener en cuenta.

  • Su MTOW será inferior a 900 gr o en su defecto, que la transmisión de energía en caso de impacto sea inferior a 80 J.
  • Además de una velocidad máxima en vuelo horizontal de 19 m/s.
  • Igualmente tendrá limitada la altura máxima desde el punto de despegue a 120 metros.
  • Estar alimentado con electricidad.
  • Su número de serie tiene que ser único.
  • Tener un sistemas de identificación a distancia directa y de red.
  • Así como sistema de geoconsciencia.
  • Sistemas de aviso de baja batería en UAS y estación de control (CS).

etiqueta C2

A los usuarios del curso Básico de Piloto de Drones, se les pide además mantener una cierta distancia con las personas que no intervengan en la toma de control del dron.

  • Tener una MTOM inferior a 4 kg
  • Altura máxima limitada a 120 m.
  • Alimentación eléctrica.
  • Enlace de datos protegido ante accesos no autorizados al mando y control.
  • Así mismo, su modo de velocidad baja seleccionable para limitar el UAS a 3 m/s como máximo (excepto en drones de ala fija).
  • Asimismo número de serie único.
  • Disponer de sistemas de identificación a distancia directa y de red.
  • Sistema de geoconsciencia.
  • Así como sistemas de aviso de baja batería en UAS y mando de control.
  • Luces de control de altitud y vuelo nocturno incorporadas.

etiquetado C3

Esta categoría permite volar drones alejados de entornos urbanos así como de personas.

  • Tener un MTOW inferior a 25 kg
  • Dimensión característica máxima de 3 metros.
  • Altura máxima limitada a 120 m.
  • Asimismo, alimentación eléctrica.
  • Así como número de serie único.
  • Sistemas de identificación a distancia directa y de red.
  • Sistema de geo consciencia.
  • Así como sistemas de aviso de baja batería en UAS y mando de control.
  • Luces de control de altitud y vuelo nocturno incorporadas.

etiqueta C4

Siguiendo con los requisitos casi igualitarios al C3 se aplica a la práctica del aeromodelismo.

  • Poseer un MTOW inferior a 25 kg incluida carga útil.
  • Así como, no incorporar modos automáticos de control (excepto para asistencia en la estabilización del vuelo sin efecto directo en la trayectoria y asistencia en pérdida de enlace, por lo tanto, siempre tiene que disponer de posicionamiento fijo predeterminado a los mandos de vuelo en caso de pérdida de enlace).
  • Destinado a la práctica del aeromodelismo.

etiquetado C5

En entorno urbano, (zona terrestre controlada CTC), o igualmente en escenario estándar STS 01, dirigidos a operaciones VLOS en Categoría Específica 

  • Tener un MTOW inferior a 25 kg
  • No ser UAS de ala fija, salvo si es cautivo.
  • Sistema información clara sobre la altitud de vuelo (UA).
  • Modo de velocidad baja seleccionable para limitar el UAS a 5 m/s como máximo.
  • Sistema de recuperación o aterrizaje seguro, en caso de pérdida de enlace.
  • Tiene que disponer de un sistema de recuperación de enlace de mando y control perdido, o sistema de terminación del vuelo o aterrizaje seguro del UAS.
  • Enlace de datos protegido ante accesos no autorizados al mando y control.
  • Alimentación eléctrica.
  • Número de serie único.
  • Así como sistemas de identificación a distancia directa (e-ID)
  • Sistema de geoconsciencia.
  • Tener además un sistemas de aviso de baja batería en UAS y estación de control (CS).
  • Luces de control de altitud y vuelo nocturno incorporadas.
  • Por lo tanto, si incorpora sistema de limitación de vuelo en zonas o volúmenes concretos del espacio aéreo, éste deberá informar al piloto de tal impedimento.
  • Asimismo, si un UAS de clase C3 incorpora accesorios o mejoras ubicables dentro de la clase C5, pasará a considerarse dron de clase C5.
  • Kit de accesorios sin cambios en el UAS de clase C3.

etiqueta C6

En entorno escasamente poblado, (zona terrestre controlada CTC), o igualmente en escenario estándar STS 02, dirigidos a operaciones BVLOS en Categoría Específica 

  • Su MTOW será inferior a 25 kg
  • Sistema información clara sobre la altitud de vuelo, que evite que el UAS traspase los límites, tanto horizontales como verticales, de un espacio operacional programable.
  • Velocidad máxima horizontal de 50 m/s respecto al suelo.
  • Asimismo, sistema de recuperación o aterrizaje seguro, en caso de pérdida de enlace.
  • Sistema de recuperación de enlace de mando y control perdido, o sistema de terminación del vuelo o aterrizaje seguro del UAS.
  • Enlace de datos protegido ante accesos no autorizados al mando y control.
  • Alimentación eléctrica.
  • Tener un número único de serie.
  • Sistemas de identificación a distancia directa (e-ID).
  • Así como sistemas de geo consciencia.
  • Sistemas de aviso de baja batería en UAS y mando de control.
  • Por ello, si incorpora sistema de limitación de vuelo en volúmenes o zonas concretas del espacio aéreo, éste deberá informar al piloto de tal impedimento.
  • Luces de control de altitud y vuelo nocturno incorporadas.

Drones 3D Robotics

El autodidacta e innovador Jordi Muñoz Bardales, fue cofundador junto a Chris Anderson del fabricante aeroespacial drones 3D Robotics en Berkeley (California) en 2009 .

Fueron considerados empresarios pioneros en la fabricación de drones domésticos, llegando a ser la firma más grande de drones en Estados Unidos.

Claro está, que años más tarde, una mala gestión de estrategia frente a sus principales competidores, parece que es una de las causas que acabará embarcando a la compañía a una deuda millonaria.

Como resultado, el año 2017, 3D Robotics, deja la manufactura de drones, para dedicarse íntegramente al desarrollo del software.

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