In de nabije toekomst komen er steeds meer drones in de lucht, zelfs in onze woonwijken. Aangezien het aantal vliegtuigen – waaronder vliegende taxi’s – de komende jaren naar verwachting ook zal toenemen, moeten de veiligheidsnormen worden verbeterd. Een nieuw besturingsplatform voor dronevluchten heeft tot doel de vlucht van drones zo te beheren, dat onderlinge ongevallen worden vermeden. Dat gebeurt door zogenoemde virtuele bubbels te creëren die de vliegende drones beschermen.
Met financiering vanuit Horizon Europa 2020, heeft een consortium onder leiding van de Polytechnische Universiteit van Valencia bestaande uit de Universiteit van Coimbra, de Sapienza Universiteit van Rome, EUROCONTROL en het Spaanse bedrijf Indra, dat veiligheidssysteem met de naam Bubbles ontworpen.
In 2023 wordt de U-ruimteverordening van de EU van kracht. Daarin staat dat drones taken in het luchtruim veilig en efficiënt uit moeten voeren. Het luchtvaartuig en de persoon die er de leiding over heeft, moeten van tevoren in het luchtruim worden geregistreerd. Ook moeten er vluchtplannen worden opgesteld om conflicten met andere vluchten te voorkomen. Het hiervoor ontwikkelde systeem kan net als bij de huidige luchtverkeersleiding toezicht te houden op de verschillende dronevluchten.
“De naam zegt het al: ons idee is om veiligheidsbubbels rond drones af te bakenen. Dit is geen nieuw idee. Bemande vliegtuigen maken al gebruik van dit concept. Bij hen wordt het de minimale separatie genoemd,” zegt Juan Vicente Balbastre Tejedor, een onderzoeker bij ITACA en de coördinator van BUBBLES.
Juan Vicente Balbastre Tejedor
Researcher at ITACA and the coordinator of BUBBLES
Teaches and does research for UPV. Coordinated the BUBBLES project.
Virtuele bubbels voorkomen botsingen
Voor vliegtuigen zijn drie aspecten van minimale afstand vastgesteld: voor en achter het toestel, naast het toestel en onder en boven het toestel. Het ‘doorbreken’ van deze bubbel is een belangrijk waarschuwingssignaal voor de piloot. Hij kan zijn route kunnen aanpassen om een botsing te vermijden.
“Dingen veranderen met drones. Ze kunnen verschillende manoeuvres uitvoeren, ze verschillen qua technische kenmerken en snelheid, ze kunnen verticaal vliegen en in de lucht blijven hangen. Het bepalen van hun minimale afstandswaarden is moeilijker,” legt Balbastre uit.
Door GPS-gegevens van drones te verzamelen, detecteert het UPV-platform wanneer twee bubbels elkaar dreigen te overlappen. Het systeem stuurt de drone-operator een bericht dat deze ontvangt op zijn drone-controldashboard. Daar wordt een lijst met conflicten – gerangschikt naar urgentie – weergegeven. Door op elk conflict te klikken, krijgt de operator snelheids- en routegegevens te zien, zodat hij een botsing kan voorkomen.
Veiligheid voor alles
Bij BUBBLES is gezocht naar een evenwicht tussen veiligheid en de mogelijkheid om meer drones tegelijk te laten vliegen. Hoe groter de bubbel, hoe minder ruimte er is voor vliegtuigen om te vliegen. Omgekeerd geldt dat op kleinere afstanden het veiligheidsniveau vermindert. Het vinden van het juiste evenwicht hangt af van welk veiligheidsniveau vereist is.
“De EU-Commissie heeft verschillende enquêtes gehouden om inzicht te krijgen in de houding van burgers ten opzichte van het vliegen met drones. Mensen vinden het aanvaardbaar, zolang het risico even groot is als dat van vliegtuigen. Op basis daarvan konden we uitrekenen wat voor minimumafstanden nodig zijn. Vervolgens hebben we ons gericht op de communicatie- en plaatsbepalingssystemen en hebben we het platform ontwikkeld dat er nu is,” legt Balbastre uit.
Noodsituaties
Om de technologie te testen, werden in Europa grootschalige dronevluchten uitgevoerd. In een luchtruim van vijftien km² ondergingen veertien drones een aantal simulaties om de betrouwbaarheid van het platform te testen. Er werden verschillende situaties nagespeeld. Bijvoorbeeld het wegvallen van het GPS-signaal. Ook werden er bewust gevaarlijke situaties als een mogelijke botsing uitgelokt, om de reactietijd van de piloten te meten en vast te stellen hoelang ze er over doen om het probleem op te lossen.
“De reactietijd wordt aanzienlijk korter wanneer de droneoperator weet dat de twee bubbels met elkaar in contact zijn gekomen. Iets anders dat we bereikten, was dat we de minimale afstand in real-time konden aanpassen, afhankelijk van het scenario als dat veranderde,” zegt Balbastre.
Alerteringen, advies en bevelen
Als onderdeel van de diensten van U-Space, moeten drones en besturingsplatforms met elkaar kunnen communiceren. De dronepiloot moet worden geïnformeerd over waar hij moet vliegen, welke drones zich in de buurt bevinden en hij moet – indien nodig – de route van de drone kunnen wijzigen. Bovendien is er een escalatieschaal aan de hand waarvan de Europese luchtverkeersleiding kan ingrijpen.
“Deze zal bestaan uit vijf niveaus: verkeersinformatie, waarschuwingen, advies, instructies, verplichte instructies, en vervolgens kennisgevingen aan de operator dat een manoeuvre zal worden uitgevoerd, zonder de mogelijkheid om deze te weigeren,” legt Balbastre verder uit.
Net als bij vliegtuigen kan het weigeren van een bevel leiden tot verder onderzoek door de autoriteiten. Vliegtuigen, schepen en auto’s hebben allemaal regels om het verkeer soepel te laten verlopen. Met een toenemend aantal professionele drones in de lucht wordt ook de noodzaak groter voor deze toestellen verkeersregels en richtlijnen vast te leggen.
“In de bemande luchtvaart bepalen regels hoe je je in specifieke situaties moet gedragen. Bij drones is dat anders, omdat de piloot niet aanwezig is. Daarom werkt een ander Europees project – CORUS XUAM, geleid door Eurocontrol – aan het opstellen van deze regels,” voegt Balbastre toe.
Sociale acceptatie
De onderzoeksgroep van Valencia heeft ook zogenoemde vertiports getest; start- en landingsplaatsen voor drones. Zij vormen de knooppunten voor de toekomstige luchtvaart en kunnen binnen stedelijke gebieden worden gebouwd. Air One opende onlangs de eerste Europese vertiport in Coventry, VK. De luchthaven voor drones wordt binnenkort ook in andere landen getest.
“Wat we hebben gedaan, is kijken hoe we drones kunnen besturen die van daaruit opstijgen en landen,” wijst Balbastre. “Om geaccepteerd te worden door het publiek, moeten we alle handelingen die daar plaatsvinden optimaliseren, van het landen tot het opladen van de batterij. We moeten bijvoorbeeld voorkomen dat drones minutenlang rondvliegen zonder te landen. Ze zijn lawaaierig en veroorzaken ongemak voor de mensen. Sociale acceptatie is cruciaal om dit soort technologieën in de samenleving te integreren.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
