Explicación de la tecnología de navegación GPS Waypoint para drones y sus usos

Drone Waypoint GPS Navigation es una tecnología avanzada. Es muy útil tanto hoy como en el futuro, ya que los aviones teledirigidos asumen nuevas funciones y papeles en la empresa y en otras áreas.

La navegación GPS de Waypoint permite que un avión no tripulado vuele por sí solo con su destino de vuelo o puntos preplanificados y configurados en el software de navegación de control remoto del avión no tripulado.

Esto le indica al dron dónde volar; a qué altura; la velocidad a la que debe volar y también puede configurarse para que vuele en cada punto de ruta. Es un planificador de rutas y destinos para su avión teledirigido.

En la parte inferior de este artículo, tengo algunos videos que explican los waypoints GPS, cómo se utilizan los waypoints y también cómo configurar waypoints en un dron. Así que si quieres saltarte toda la lectura e ir directamente a los videos, por favor, no dudes en hacerlo.

Espero que la información de este artículo y los videos le sean de utilidad. Me encanta la explicación de Waypoints GPS en el primer vídeo de Lyle Brotherton. Usa barras crujientes para los waypoints. Excelente.

Para ver lo fácil que es configurar waypoints en un avión no tripulado y verlo volando por la ruta, vea este tutorial de DJI Phantom Waypoint.

Comprensión de waypoints en un mapa o en un dispositivo GPS

Comencemos por el principio y describamos qué es exactamente un waypoint. Los dispositivos de navegación por satélite funcionan alrededor de una premisa y es que pueden marcar una ubicación en cualquier lugar de la Tierra. El término que utilizamos para ello es «Waypoint» y la definición del diccionario es que es un punto de referencia en el espacio físico.

Antes de los dispositivos GPS tendríamos que tomar un mapa y abrirlo. Tendríamos que mirar visualmente el mapa y encontrar la ubicación en la que nos encontramos o encontrar la ubicación a la que queremos movernos y marcarla con un bolígrafo. Eso es exactamente lo mismo con un GPS satelital. Los puntos se almacenan electrónicamente en lugar de en el mapa como una marca de bolígrafo.

Hay 3 cosas importantes que podemos hacer con los waypoints GPS que lo llevan más allá de los reinos de una marca del mapa.

  1. Desde cualquier parte del mundo, ya sea a 20 metros de aquí o 50 metros, 100 kilómetros o 1.000 kilómetros, podemos volver directamente desde nuestro punto de partida, una ubicación exacta en línea recta desde cualquier lugar.
  2. Los waypoints pueden ser transferidos al software de mapeo digital de una computadora.
  3. Podemos compartir nuestros waypoints con otras personas.

El siguiente video explica la navegación por los waypoints de una manera muy fácil de entender.

Usos de los Waypoints GPS

Usos actuales de las balizas fuera de los drones

Los montañeros y excursionistas usan satélites junto con brújulas y mapas de estilo antiguo.
Los mensajeros, repartidores y taxistas tanto en las ciudades como en el campo programan en sus waypoints de dirección de entrega y el navegador por satélite encuentra las rutas a estos puntos.
Los turistas ingeniosos programarán waypoints en su navegador portátil todos los puntos de interés que quieran visitar junto con el alojamiento y los restaurantes.

Drone GPS Waypoint Usos

Estudios de sitios de proyectos de ingeniería: Cuando los waypoints están programados en la aplicación, el dron puede ir directamente al primer punto y proceder a cada punto en turno, filmando o tomando fotos de cada punto. Actualmente se utiliza para filmar y fotografiar: Huertos solares (ver vídeo más abajo), tuberías, vías férreas, mástiles de telecomunicaciones y yacimientos arqueológicos.
Medio Ambiente y Conservación: Levantamiento de áreas de interés ya sea de erosión costera a áreas afectadas por el vertido ilegal de residuos.
Agricultura: Inspecciones de los edificios de la granja y de las cercas que se están utilizando en la actualidad. Se utiliza para buscar ovejas desaparecidas en las zonas de colinas y montañas. Los aviones teledirigidos agrícolas utilizan cámaras de visión térmica y sensores multiespectrales avanzados junto con software especializado que ofrecen a los agricultores nuevas formas de aumentar el análisis de la fecha de la granja para obtener rendimientos y reducir los daños en los cultivos.
Entrega de paquetes: Esto es tal vez en algún momento del futuro con muchos problemas que superar. Los waypoints GPS programados mapearían la ruta desde el avión no tripulado de reparto. El avión teledirigido puede tomar varios paquetes e ir del punto de entrega al siguiente sin necesidad de un piloto. Sin embargo, los drones tienen que superar muchos otros problemas, como la evitación de obstáculos y ser prácticamente 100% seguros. Los drones son ruidosos, así que tendrían bastante silencio. Los tiempos de vuelo de los drones son cortos, con un promedio de 15 a 20 minutos de vuelo. También hay reglas y regulaciones para los drones voladores que pueden resultar en que los drones de entrega de paquetes nunca lleguen al mercado.
Hay muchas compañías que buscan usar aviones no tripulados para entregar paquetes. Amazon recibe muchas noticias. El servicio postal francés está investigando la entrega de paquetes y Aerialtronics, con sede en los Países Bajos, tenía una investigación sobre el uso de aviones teledirigidos para entregar diamantes en la ciudad de Amberes.

Podemos ver entregas de paquetes de aviones teledirigidos dentro de grandes campus o en grandes empresas privadas como la farmacéutica y la minera primero y pueden pasar varios años antes de que el avión teledirigido del Amazonas llame a su puerta. Puede leer más sobre los proyectos y las últimas noticias sobre los aviones no tripulados que entregan paquetes aquí.

Realmente hay muchas aplicaciones para los drones. En el siguiente video vemos cómo una compañía china utiliza los drones DJI Phantom 2 para inspeccionar su extenso huerto solar.

Avanzada tecnología de navegación GPS en los aviones no tripulados

Drone waypoint GPS La navegación GPS es mucho más avanzada que en un dispositivo GPS de mano. Tiene que volar el dron, mantenerlo muy estable en el aire, volar a las coordenadas de los waypoints configurados, altitud y velocidad. Luego tiene que volver a su punto de partida. Algún software de waypoints de aviones no tripulados es tan avanzado que se pueden programar hasta 500 waypoints.

En cualquier momento durante el vuelo de waypoint el piloto en tierra puede recuperar el control del dron.

Usos de la tecnología de navegación GPS de Drone Waypoint

Los drones se utilizan cada vez más en todo tipo de estudios de sitios, desde la construcción de edificios, el mantenimiento de ferrocarriles y carreteras, centrales eléctricas, presas, yacimientos arqueológicos y estudios ambientales. También están siendo utilizados por las compañías de seguros para ver los daños a los edificios. Los drones también se utilizan en la agricultura para inspeccionar cultivos, cercas, invernaderos e incluso para encontrar ganado y ovejas desaparecidos.

Un helicóptero Apm con tecnología de navegación GPS para waypointsCon la navegación GPS para waypoints, un sitio puede ser inspeccionado en las ubicaciones correctas. El avión teledirigido puede volar directamente a cada lugar especificado mientras que el piloto en tierra se concentra en operar la cámara para tomar fotografías aéreas de video. El dron toma la ruta más corta a cada waypoint ahorrando batería y tiempo de filmación.

Sin la navegación GPS por waypoints, la fotogrametría aérea en 3D y las imágenes lidar requerirían una configuración para dos personas. Para crear un mapa 3D de una masa de tierra a partir de fotos aéreas, se monta una cámara en un avión no tripulado o en una aeronave y se apunta verticalmente hacia el suelo. Para crear modelos 3D de un monumento, una estatua o incluso una cara, la cámara se monta horizontalmente.

La cámara drone capturará cientos, incluso miles de fotos superpuestas del suelo, la estructura o el modelo. Las fotos se superponen entre sí, entre un 80 y un 90%. El mapa 3D o modelo 3D se crea utilizando el software de fotogrametría de mapeo en 3D de cosido de imágenes aéreas.

El dron volará usando waypoints autónomos. Superponer las fotos de un objeto o masa terrestre entre un 80 y un 90% sería imposible de completar con precisión mediante la navegación del piloto. Cada foto capturada también tendrá sus coordenadas GPS (Geotagging) guardadas, lo que también ayuda a construir el mapa 3D. Una fotografía geoetiquetada está asociada a una ubicación geográfica.

El avance de los aviones no tripulados en la entrega de paquetes requerirá una tecnología de waypoints aún más avanzada. Los costes de tener un piloto por cada avión teledirigido que entregue paquetes serían elevados. Pero si los drones están preconfigurados con sus waypoints de destino para entregar paquetes, pueden ir directamente a la ubicación y luego a la siguiente ubicación tomando la ruta más corta posible.

Los aviones teledirigidos que vuelan por todo el país y las ciudades con paquetes ya no son de ciencia ficción. ¿Pero es algo que la gente quiere. Hay grandes empresas de tecnología detrás del uso de la tecnología GPS waypoint en los sistemas de entrega de paquetes. Google tiene un programa de entrega a domicilio llamado Project Wing. Amazon también está trabajando en su sistema de entrega de paquetes.

Lo que podemos ver son compañías que tienen grandes sitios físicos y muchos edificios usan aviones no tripulados con tecnología de waypoint para entregar paquetes y correo dentro de sus terrenos, así como para realizar estudios de sitio.

Drones y compañías con productos de navegación GPS Waypoint

Ace 2 de DJI – Esto permite un posicionamiento de vuelo preciso, alta movilidad y facilidad de uso. Con su avanzado sistema de estación terrena profesional, sus aviones no tripulados se convierten en una plataforma de trabajo aéreo totalmente automatizada, con aplicaciones en profesiones especializadas, incluyendo varias operaciones industriales.

Nota del DJI sobre A2: El 12 de diciembre de 2015, Google dejó de apoyar a Google Earth. Dado que el software PC Ground Station de DJI se basa en la API de Google Earth, también dejaremos de ofrecer soporte para PC Ground Station. Como resultado, el controlador de vuelo Ace One WP del DJI y el Datalink 900M, ambos basados en nuestro software PC Ground Station, también dejarán de ser funcionales. La funcionalidad de la Estación Terrestre de 2.4 GHz de Bluetooth Datalink también dejará de funcionar, sin embargo, las funciones de la Estación Terrestre del iPad no se verán afectadas.

Ace 3 From DJI – Groundstation se puede realizar en DJI GO APP con Lightbridge 2, y en PC Ground Station con Lightbridge 2 o DATALINK PRO. El A3 está equipado con 3 unidades IMU y 3 GNSS con redundancias analíticas adicionales para un total de 6 redundancias.

Piloto automático ArkBird: Este sistema es una solución todo en uno para la navegación de su modelo de FPV. Esta unidad está cargada con características tales como vuelo de waypoint GPS, funcionalidad de’Retorno a casa’, nivelación automática, retención de altitud y mucho más. También utiliza GPS, barómetro y sensores de actitud para estabilizar/controlar el vuelo de su modelo.

Spreadading Wings S1000+: Este avión teledirigido profesional del DJI tiene incorporada la tecnología Waypoint con la opción de elegir entre la baliza Ace Waypoint o la Wookong-M Waypoint. La baliza Wookong M tiene muchas características, incluyendo los waypoints junto con la estabilización de vuelo. Con el Spreadading Wings, hay una gran variedad de gimbals para muchas cámaras de alta calidad.

Phantom 4 Pro de DJI tiene navegación por waypoints y muchos más modos de vuelo inteligentes, incluyendo 5 direcciones para evitar colisiones.

Phantom 3 e Inspire 1 de DJI también tienen navegación por waypoints. El hardware del waypoint ya estaba en estos cuadricópteros y la actualización del firmware / aplicación en septiembre de 2015 añadió las características del waypoint.

El Scout X4 de Walkera Technology le permite programar 128 waypoints usando su sistema de Estación Terrestre. El avión teledirigido profesional Voyager 3 también utiliza el mismo sistema de estación de tierra. Los aviones teledirigidos Walkera están repletos de innovaciones y características.

Solo de 3DR usando la Torre APP te permitirá crear y volar con Waypoints. La aplicación SOLO no soporta waypoints. Lee sobre el Tower APP que tiene muchas características, incluyendo la navegación por Waypoint para 3DR Solo.

Multirotor G4 de Service-Drone – Esta empresa alemana produce drones de alta gama junto con un modelo de negocio en el que puede convertirse en socio o distribuidor. El multirotor G4 tiene un único GPS de asistencia de vuelo para el vuelo manual o totalmente autónomo y le permite establecer waypoints antes o durante el vuelo. Vuele de forma autónoma con vuelos de reconocimiento planificados. En la G4 se pueden configurar hasta 500 waypoints.

Altura Zenith de Aerialtronics – Utiliza la aplicación Altura GCS para gestionar tanto la navegación autónoma como los vuelos manuales. Los pilotos tienen la opción de volar a través de waypoints o hacer patrones de vuelo repetitivos.

APM Copter de Ardupilot – APM:Copter tiene una gama completa de capacidades de vuelo que van desde las rápidas carreras de FPV, pasando por la fotografía aérea, hasta misiones complejas y totalmente autónomas que pueden ser programadas a través de una de las 4 elegantes y bien desarrolladas estaciones terrestres de software. El paquete completo está diseñado para ser seguro, rico en funciones, abierto para aplicaciones personalizadas y cada vez más fácil de usar, incluso para usuarios novatos.

X8 Quadcopters a partir de 3DR. Este hermoso drone utiliza el hardware Pixhawk v2.4.5 Autopilot para automatizar y crear trayectorias de vuelo repetibles, para recopilar datos más allá del espectro visible. Puede generar nubes de puntos para un levantamiento de precisión. El X8 puede utilizar tanto el Mission Planner como el APM Planner Software 2.0 para la navegación GPS de los aviones no tripulados. Esto es lo mismo que el APM Copter anterior. Estos fantásticos modelos X8 de 3DR ya no se fabrican.

MicroPilot – Desarrolla, innova y suministra hardware y software Autopilot a más de 850 clientes en 70 países. Son líderes mundiales en pilotos automáticos profesionales de UAS.

Geodedics – diseña y suministra soluciones precisas de Posicionamiento, Navegación y Cronometraje (PNT) para satisfacer una amplia gama de requisitos para aplicaciones aéreas, marítimas y terrestres, incluyendo aplicaciones de apuntamiento/actitud de alta velocidad y de posición/ángulo relativo.

La navegación GPS en waypoints no está presente en todos los drones o cuadrápteros. Sin embargo, a medida que la tecnología avanza y la competencia aumenta, el hardware de los waypoints, junto con el software de planificación de waypoints, estará disponible en casi todos los aviones no tripulados que salgan al mercado.

Terminaré este artículo sobre vuelo autónomo en avión teledirigido usando waypoints GPS con un par de videos. Este primer paso muestra cómo se configuran los Waypoints en los aviones no tripulados DJI Phantom 3 y Phantom 4.

Este vídeo muestra los waypoints en el antiguo Phantom 2 y discute los waypoints un poco más lejos.