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Sistema de visión de doble cámara diseñado para permitir aterrizajes automáticos en aeródromos pequeños

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Las cámaras RGB e infrarrojas térmicas que funcionan en conjunto pueden reemplazar los costosos equipos de radionavegación que los aeródromos pequeños no pueden permitirse.

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Un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) y de Braunschweig (TUBS) ha ideado un método para que los aviones puedan aterrizar automáticamente en aeródromos pequeños sin necesidad de sistemas basados en tierra, que normalmente sólo están presentes en aeropuertos comerciales grandes.

Un sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) utiliza ondas de radio para realizar mediciones a partir de balizas eléctricas y proporcionar orientación lateral y vertical a los pilotos. Estas mediciones son esenciales para hacer posibles los aterrizajes automáticos. Por lo tanto, los aterrizajes automáticos son imposibles en los aeródromos más pequeños que no tienen instalado un costoso sistema ILS.

El nuevo sistema "C2Land" desarrollado por TUM y TUBS en colaboración con el gobierno federal alemán, tal y como se describe en el documento de investigación titulado "Linear Blend: Data Fusion in the Image Domain for Image-based Aircraft Positioning during Landing Approach" (Fusión de Datos en el Dominio de la Imagen para el Posicionamiento de Aeronaves Basado en Imágenes durante la Aproximación de Aterrizaje), utiliza una cámara en el rango normal de visibilidad y una cámara infrarroja, emparejadas con un software de procesamiento de imágenes diseñado para determinar la posición relativa de la aeronave a una pista, para reemplazar efectivamente la información proporcionada por los sistemas ILS.

Debajo de la parte delantera del fuselaje del avión de pruebas se encuentran una cámara de infrarrojos térmicos (TIR) InfraTec VarioCam HD620 con una resolución de 640 x 480 y un objetivo de 14 mm que transmite mediciones de temperatura en coma flotante de 24 bits, y una cámara RGB Photonfocus MV1-D1312C con una resolución de 1280 x 1024 y una lente de gran angular de 9 mm de distancia focal, un Dornier Do 128-6 y un Diamond DA42.

El principio básico del sistema C2Land es pasar las imágenes RGB y TIR a través de un PC que pasa ambas imágenes a través de algoritmos de visión por ordenador para la detección y posicionamiento de pistas. Las imágenes están sincronizadas individualmente con la información de tiempo basada en el Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), lo que permite un monitoreo preciso de las soluciones del Sistema de Aumento Basado en GPS/Espacio (SBAS) generadas por la aeronave en vuelo.

Cuando se detecta la pista, se calcula la distancia a la pista y estos datos 3D se envían a un servidor de navegación que procesa las señales GPS/SBAS y calcula una solución de aterrizaje. El sistema C2Land monitorea entonces esa solución de aterrizaje. Si la discrepancia entre las dos soluciones de posicionamiento es demasiado alta, el sistema avisa al piloto, aborta el aterrizaje y aumenta automáticamente la altitud de la aeronave para preparar otra aproximación de aterrizaje.

Debido a que el sistema C2Land utiliza detección óptica de pistas, podría servir también para monitorear y verificar los sistemas ILS si el sistema C2Land puede mantener contacto visual con la pista.

Las pruebas nocturnas o con niebla intensa todavía no han sido posibles debido a las restricciones de vuelo de la aeronave de prueba. Sin embargo, los investigadores creen que la cámara infrarroja, con un ROI restringido alrededor de la pista, podría ser usada para resaltar pequeños cambios de temperatura entre la pista y el suelo circundante a través de un algoritmo de mapeo de temperatura creado por los investigadores. Esto podría permitir que el sistema C2Land funcione en condiciones de baja visibilidad.

Por la noche, sin embargo, cuando las diferencias de temperatura entre la pista y el suelo se hubieran nivelado, el uso del sistema C2Land sería más difícil, dicen los investigadores.