Supervisión resiliente de UAV mediante conectividad híbrida terrestre-satelital

La integración progresiva de los sistemas aéreos no tripulados en el espacio aéreo requiere no solo capacidades avanzadas de navegación y control, sino también arquitecturas de comunicaciones capaces de garantizar la continuidad del servicio en entornos operacionales complejos.

Las redes celulares 4G y 5G se han consolidado como una tecnología habilitadora para operaciones con UAV. Complementan los radioenlaces tradicionales mediante una amplia disponibilidad geográfica, soporte de movilidad y capacidad para transportar telemetría y datos de sensores. Sin embargo, a medida que estas operaciones amplían su alcance y complejidad, garantizar la continuidad de las comunicaciones se convierte en un desafío cada vez más relevante.

En las misiones Beyond Visual Line of Sight (BVLOS), la aeronave opera más allá del alcance visual del piloto. En estos escenarios, pueden sobrevolarse extensas áreas con cobertura terrestre limitada o inexistente. La degradación o pérdida de los enlaces de supervisión y transmisión de datos constituye, por tanto, un riesgo operativo que debe mitigarse mediante arquitecturas de comunicaciones resilientes.

Para abordar este problema, las arquitecturas híbridas que integran redes terrestres (TN) y no terrestres (NTN) constituyen una solución prometedora. En particular, la estandarización de NB-IoT sobre NTN por parte de 3GPP permite extender la cobertura más allá de las limitaciones de las redes celulares convencionales.

Un sistema capaz de conmutar automáticamente entre conectividad IoT terrestre (LTE-M o NB-IoT) y conectividad satelital basada en NB-IoT NTN aporta una solución de bajo consumo integrada en el estándar 5G. De este modo, se proporciona una comunicación resiliente y continua permitiendo mantener la disponibilidad de la información de estado de la aeronave y de la misión incluso cuando el UAV atraviesa áreas con cobertura terrestre degradada o inexistente.

Las arquitecturas híbridas que integran redes terrestres (TN) y no terrestres (NTN) constituyen una solución prometedora para las comunicaciones con drones y UAS en entornos operacionales complejos, como las misiones Beyond Visual Line of Sight (BVLOS) o en operaciones con degradación o pérdida de los enlaces de supervisión y transmisión de datos

En este contexto se enmarca VITAS (Vehículo Inteligente de Transporte Aéreo Sostenible para material médico), un proyecto de investigación industrial liderado por Sateliot para desarrollar soluciones de comunicación satelital 5G NB-IoT NTN aplicadas a operaciones autónomas con UAS y BVLOS. En el marco del proyecto, Sateliot ha contado con la colaboración de CATEC en actividades de investigación, diseño, desarrollo, integración y validación del sistema de comunicaciones para UAS.

Uno de los conceptos explorados dentro de estos trabajos consiste en disponer de un canal de supervisión con un elevado grado de independencia respecto al enlace operacional principal, de modo que la degradación o pérdida de este último no implique necesariamente la pérdida de visibilidad sobre el estado de la aeronave y de la misión.

La solución se articula en torno a dos canales de comunicaciones independientes que operan en paralelo:

• El enlace operacional principal soportado por infraestructura 5G terrestre entre la estación de control terrestre (GCS) y el UAV.

• El enlace híbrido terrestre-satelital basado en LTE-M/NB-IoT (terrestre) y NB-IoT NTN (satelital) entre la caja negra y un servidor en la nube.

CATEC tiene abierta una intensa línea de trabajo centrada en el desarrollo de soluciones de conectividad resiliente para sistemas aéreos no tripulados, contribuyendo a la evolución hacia operaciones con UAV más seguras, conectadas y resilientes.

Esta arquitectura se basa en un dispositivo embarcado con un alto grado de independencia respecto a la aviónica de la plataforma aérea. Gracias a ello, se mejora significativamente la capacidad de observabilidad de la misión. Además, al disponer de alimentación, posicionamiento y comunicaciones propios, el sistema puede mantener su funcionalidad supervisoria sin introducir una carga energética significativa sobre la aeronave.

Esta aproximación refuerza la línea de trabajo orientada al desarrollo de soluciones de conectividad resiliente para sistemas no tripulados, contribuyendo a la evolución hacia operaciones con UAV más seguras, conectadas y resilientes.