Propuesta de utilización de aeronaves piloteadas remotamente (RPA) en la detección de incendios forestales.

Abstract

Esta propuesta evalúa técnicamente Aeronaves Remotamente Piloteadas (en Inglés RPA) también conocidos como Aeronaves No Tripuladas (en Inglés UAV) para la detección de incendios forestales en la Octava Región del Biobío, como una alternativa a los actuales sistemas utilizados. Para ello se establecen requerimientos normativos (inexistentes a nivel nacional) de tal manera que los sistemas RPA puedan operar tanto en espacio aéreo segregado como no segregado, se detallan los requisitos operacionales para poder realizar trabajos aéreos en la región, y con esto, los requerimientos técnicos que satisfagan los requisitos establecidos, y por último se desarrolla una estructura operativa que entrega el modo de operar este tipo de aeronaves en base a las necesidades de la región. Para que estos sistemas RPA/UAV puedan ser utilizados en Chile, se deberá desarrollar una normativa nacional que incluya temas sobre Aeronavegabilidad, Mantenimiento, Reglas de Vuelo y Operación General, a fin de que sean adoptadas por la DGAC, apoyando y resguardando a su vez las operaciones de los RPA a nivel nacional. La geografía de la zona, tipos de incendio, formas de propagación, meteorología, afectarán los requerimientos operacionales como son tipos de detección, niveles de vigilancia, tiempos y periodos de operación. Al analizar las falencias de los sistemas actuales, definición de un posible servicio, sustitutos y potenciales clientes, se determinó el tipo de servicio a prestar por los RPA y se pudo establecer que uno de los parámetros operacionales más relevantes es el “tiempo de detección del incendio”. El conjunto de todos los subfactores establecen las bases para escoger técnicamente el sistema RPA a operar. Para la definición de los requerimientos técnicos, se analiza la arquitectura de los sistemas, plataformas de vuelo, sistemas de control, sistema de comunicaciones, enlaces de datos, sensores de altitud, medidores de velocidad y dirección de viento, familias de RPA, clasificaciones, sistemas de control terrestres, radares, equipamiento abordo, cámaras térmicas, computadores a bordo, software y sistemas de separación. Aún habiendo analizado todos éstos requerimientos técnicos propios de los RPA se concluyó que estos no pueden establecerse por sí solos para la elección de un tipo en particular de RPA que solo satisfaga las necesidades propias de la zona, ya que la gran mayoría de los RPA pueden desarrollar operaciones de detección de incendios forestales (con mayor o menores rangos y precisiones), pero será la estructura operativa lo que determinará de mejor manera el “material” a ocupar. Con el fin de analizar la operación se consideraron características operacionales de los RPA, sistemas de prevención de colisiones, operación en aeródromos, servicios meteorológicos, seguridad operacional, metodología para la obtención de imágenes térmicas, ventajas operacionales de los RPA, comparaciones con otros sistemas de detección, cooperación y percepción cooperativa en el sistema multi UAV-COMETS, coordinaciones con múltiples UAV, forma de operar, estructura orgánica de una empresa que pudiera entregar el servicio, modalidad de operación, configuración de la operación y número de aeronaves para cubrir el terreno, y costos de operación de los UAV. Como conclusión el estudio logró determinar el rango de los tipos de UAV a utilizar como: que se necesitarían 9 UAV volando a 500 [m] de altura para poder cubrir 500 [ha] donde cada punto se sobrevolaría cada 30 [min], pero los parámetros variarán dependiendo del material, cámaras, resoluciones y software a utilizar; otra buena alternativa se aprecia en el UAV Singular SA-03, que podría sobrevolar 4.8 millones de [ha] en 24 horas, con una velocidad de 180[km/h]. Por lo tanto, la elección del tipo de UAV para este tipo de operación dependerá directamente de lo automatizado de los sistemas abordo y de las precisiones del equipo, aunque se observa que el mejor rango de UAV serían los del tipo MALE.

This proposal evaluates technically Remotely Piloted Aircraft (RPA) also known as Unmanned Aerial Vehicles (UAV) for the detection of forest fires in the Eighth Region of Biobío, as an alternative to existing systems used. For that, will establish regulatory requirements (national nonexistent) so that RPA systems can operate in non-segregated airspace and segregated airspace, detailed operational requirements to perform aerial work in the region, and with this, the technical requirements that meet the requirements established, and finally develops an operational structure delivery mode operating this type of aircraft based on the needs of the region. For these systems to RPA/UAV can be used in Chile, should develop national legislation on issues including Airworthiness, Maintenance and Flight Rules and General Operation, to be adopted by the DGAC, supporting and sheltering in turn RPA operations nationwide. The geography of the area, types of fire, propagation forms, meteorology, affect the operational requirements as are types of detection, monitoring levels, times and periods of operation. When analyzing the shortcomings of current systems, defining a possible service, substitutes and potential customers, we determined the type of services to be provided by the RPA and it was established that one of the most important operational parameters is the "fire time detection". The set of all sub-factors provide the basis for choosing technically RPA operating system. For the definition of the technical requirements, we analyze the system architecture, flying platforms, control systems, communications systems, data links, altitude sensors, wind speed and direction gauges, families RPA, classifications, ground control systems, radars, onboard equipment, thermal cameras, onboard computers, software and separation systems. Even after analyzing all these technical requirements specific to the RPA concluded that they can not themselves be established for choosing a particular type of RPA that only meets the needs of the area, since the vast majority of RPA can develop forest fire detection operations (more or less ranges and accuracies), but will the operational structure will determine the best way to the "material" to be occupied. In order to analyze the operation is considered operational characteristics of RPA, collision avoidance systems, airfield operation, weather, safety, methodology for thermal imaging, the RPA operational advantages, comparisons with other systems detection, cooperation and cooperative perception in the multi-UAV COMETS, coordination with multiple UAVs, mode of operation, organizational structure of a company that could deliver the service mode of operation, configuration and number of aircraft operation to cover the ground and operating costs of the UAV. In conclusion the study was able to determine the range of the types of UAV to use as it is needed nine UAV flying at 500 [m] in height to cover 500 [has] where each point is overflown every 30 [min], but the parameters will vary depending on the material, cameras and software to use resolutions; good alternative is shown in the UAV Singular SA-03, which could fly's 4.8 million [has] at 24 hours with a speed of 180 [km/h] . Therefore, the choice of UAV for this type of operation will depend directly on the automated onboard systems and details of the equipment, although it is noted that the best range-type UAV would be MALE.