Evaluation of Non-Cooperative Sensors for Sense and Avoid in UAV Systems

Abstract

[ES] El número de aplicaciones civiles y militares para Aeronaves No Tripuladas (UA) está aumentando en los últimos años, tales como extinción de incendios, misiones de búsqueda y rescate o entrega de paquetes, entre otros. Debido a su capacidad de realizar una gran variedad de tareas importantes con mayor maniobrabilidad, mayor resistencia y menor riesgo para la vida humana, las UA son especialmente adecuados para hacer frente a todo eso. Pero para llevar a cabo estas tareas, es obligatorio garantizar un funcionamiento seguro y una correcta integración en el espacio aéreo no segregado. La integración de las aeronaves no tripuladas en el espacio aéreo civil requiere el desarrollo y la certificación de sistemas para detectar y evitar otras aeronaves. Debido a que tales sistemas son típicamente muy complejos y se debe mantener un alto nivel de seguridad, se requiere un análisis riguroso antes de que puedan ser certificados para su uso operacional. Por lo tanto, para lograr ese propósito, se debe implementar un sistema eficaz de Sense and Avoid (SAA). De acuerdo con los acuerdos alcanzados en los "SAA Workshops", en los que la Administración Federal de Aviación (FAA) y la Agencia de Defensa de los EE.UU. debatieron estas cuestiones, un sistema adecuado debe prestar dos servicios: asegurar separación de forma autónoma y prevenir colisiones con respecto a otro objetos en el espacio aéreo. Tanto los sensores cooperativos como los no cooperativos son elementos clave para que la UA pueda cumplir con estos servicios. En particular, la detección y resolución de colisiones (CD&R) en un entorno con obstáculos no cooperativos se considera uno de los principales retos que deben abordarse en el ámbito de las UA.

[EN] The number of civil and military applications for Unmanned Aircraft (UA) is increasing in the last years, such firefighters, search-and-rescue missions or package delivery, among others. Due to their ability of performing a large variety of important tasks with higher manoeuvrability, longer endurance and less risk to human lives, small UA are particularly suitable to cope with all that. But to carry out these tasks, it is mandatory to guarantee a safe performance and a correct integration into non-segregated airspace. Integrating unmanned aircraft into civil airspace requires the development and certification of systems for sensing and avoiding other aircraft. Because such systems are typically very complex and a high-level of safety must be maintained, rigorous analysis is required before they can be certified for operational use. Thus, to accomplish with that purpose, an effective Sense and Avoid (SAA) system has to be implemented. In accordance with agreements reached at SAA Workshops where US Federal Aviation Administration (FAA) and Defense Agency discussed these issues, a proper system needs to supply two services: self-separation and collision avoidance service. Both cooperative and non-cooperative sensors are key enablers for UA to meet these services. In particular, non-cooperative Collision Detection and Resolution (CD&R) for UA is considered as one of the major challenges to be addressed.