Sigamos haciendo que los shows de drones sean espectaculares. El rápido crecimiento del sector ha llevado a algunos a priorizar el beneficio económico por encima de la seguridad, con consecuencias muy visibles.

El compromiso de Verge Aero con la seguridad: Aplicando las mejores prácticas de la aviación convencional, Verge Aero diseña sus sistemas desde cero con la redundancia y la seguridad como pilares, mientras los actualiza continuamente para aprovechar al máximo las nuevas tecnologías.

Maximizando la seguridad de los shows de drones siguiendo las mejores prácticas de la aviación

Por Nils Thorjussen, Chris Franzwa, Anthony Merlino y Tony Samaritano

¿Qué Hace Seguro a un Sistema de Shows de Drones?

Verge Aero considera que un sistema de shows de drones seguro debe incorporar estos cinco elementos principales:

1. Redundancia de Navegación

2. Software Adecuado y Actualizado

3. Sistemas de Geovalla Múltiples e Independientes

4. Comunicación Fiable de Largo Alcance

5. Formación y Gestión de la Seguridad

1. Redundancia de Navegación

Esta es, sin lugar a dudas, la característica de seguridad número uno para drones y flotas de drones.

La redundancia es esencial en toda la aviación. Los aviones tripulados cuentan con redundancia gracias a varios conjuntos de aviónica (sistemas electrónicos de navegación). Cualquier dron que opere cerca de personas debería contar con lo mismo.

La mayoría de los drones utilizan un estimador denominado EKF (Filtro de Kalman Extendido) para navegar con precisión. Este algoritmo calcula la posición, la velocidad y la orientación combinando datos de sensores como el GPS (sistema de posicionamiento global) y la IMU (unidad de medición inercial).

Desgraciadamente, muchos sistemas de shows de drones en funcionamiento hoy en día cuentan con un único estimador, y algunos utilizan implementaciones aún más rudimentarias. Esto ha provocado que drones salgan repetidamente de sus áreas de vuelo designadas, causando varios accidentes de gran repercusión.

Los estimadores pueden dejar de funcionar correctamente en caso de colisión o fallo de sensores, dando lugar a drones fuera de control que pueden traspasar el perímetro de seguridad del show y desplazarse rápidamente largas distancias. Por ello, los drones con un único estimador carecen de redundancia y son, por naturaleza, menos seguros.

Es fundamental entender la diferencia entre estimadores y sensores, y por qué es importante disponer de varios de cada uno. Un conjunto de sensores proporciona mediciones de la posición, velocidad y orientación del dron. Los estimadores EKF están diseñados para evaluar estas mediciones (así como factores no lineales del mundo real, como rachas de viento), descartar datos erróneos y calcular las mediciones más precisas posibles de la posición, velocidad y orientación del dron. La guía oficial del software de piloto automático más utilizado del mundo, PX4, afirma que contar con múltiples estimadores EKF ofrece "protección frente a una gama más amplia de errores de sensores".

Muchos sistemas afirman contar con una redundancia adecuada por usar múltiples sensores, pero sin múltiples estimadores. Una configuración así genera una falsa sensación de seguridad. Estos sistemas son problemáticos porque, como se indica en la Guía de PX4, un único estimador solo puede tolerar "un número limitado de fallos de sensores" y no puede identificar datos de sensores inexactos, lo cual es el problema más importante. Un sistema con sensores redundantes, pero sin estimadores redundantes, únicamente protege frente a la pérdida de datos de sensores, no frente a su imprecisión, que es un problema mucho más frecuente e importante.

La plataforma de shows de drones de Verge Aero® ha incorporado la redundancia de navegación desde sus inicios. El dron insignia X7™ cuenta con dos conjuntos independientes de sensores de navegación, lo que permite cuatro estimadores. El dron X1™, el más versátil, cuenta con tres conjuntos de sensores de navegación, lo que permite seis estimadores. La redundancia adicional del X1 lo hace ideal para operaciones más exigentes, como el despliegue de dispositivos pirotécnicos.

2. Software Adecuado y Actualizado

Para funcionar correctamente, los estimadores de un dron necesitan estar respaldados por un software de piloto automático adecuado. La mayoría de los drones utilizan PX4, que ha experimentado importantes mejoras en sus funciones de seguridad a lo largo de los años. Solo las versiones más recientes (a partir de la 1.15) aprovechan por completo el uso de múltiples estimadores. Del mismo modo que es importante mantener los ordenadores seguros con actualizaciones del sistema operativo, es esencial incorporar en los drones las últimas mejoras de seguridad del piloto automático.

Asimismo, un software de diseño y control unificado, creado específicamente para shows de drones, suele ser más seguro que utilizar un conjunto heterogéneo de aplicaciones susceptibles de incompatibilidades y errores imprevistos. El software adecuado para shows de drones calcula automáticamente las trayectorias de vuelo de cada dron durante toda la secuencia del show y las valida matemáticamente para evitar colisiones.

Un buen software también ayuda a evitar errores humanos. En la aviación tripulada, el piloto se concentra en volar el avión y no en realizar tareas que pueden automatizarse fácilmente. La aviónica moderna ha simplificado las operaciones para automatizar procesos propensos al error humano, aumentando así la seguridad. La FAA reconoce desde hace tiempo los beneficios de la automatización para reducir la carga de trabajo del piloto y el riesgo de accidentes.

Lo mismo ocurre con los shows de drones. El piloto debe poder confiar en que el sistema ejecutará el show de forma segura, para poder centrarse en su función de seguridad. Las vulnerabilidades críticas de seguridad, como la desconflicción de trayectorias de vuelo, no deben gestionarse manualmente ni con software de terceros. No debe haber margen para el error humano al validar si un show de drones puede volar con seguridad.

Verge Aero invierte continuamente en I+D para desplegar tecnología de última generación. La automatización es un componente clave del sistema Verge Aero. Nuestro software calcula las trayectorias de vuelo de toda la secuencia del show, desde el arranque de las hélices hasta el aterrizaje de las aeronaves, y valida matemáticamente dichas trayectorias para garantizar que no se cruzan antes de que el show se vuele por primera vez. Contar con todo esto en un paquete tecnológico totalmente integrado maximiza tanto la seguridad como la eficiencia, a la vez que simplifica el proceso de creación del show.

3. Sistemas de Geovalla Múltiples e Independientes

Una geovalla es un límite virtual que rodea el área de exhibición de un show de drones. Cuando funciona correctamente, impide que los drones abandonen el área de vuelo designada. Contar con múltiples geovallas gestionadas por procesadores independientes aumenta la redundancia y la seguridad.

La mayoría de los sistemas de shows de drones utilizan tanto una geovalla "blanda" como una "dura":

• Una geovalla blanda es un límite virtual que activa una orden de "retorno a base" o "aterrizaje" cuando un dron la traspasa.

• Una geovalla dura abarca todo el espacio aéreo del show y provoca que los motores del dron se apaguen de inmediato, cayendo en caída libre hasta el suelo si el dron la traspasa (después de haber ignorado ya la geovalla blanda).

La plataforma de shows de drones de Verge Aero utiliza un sistema de geovalla triplemente redundante, compuesto por una geovalla blanda de "burbuja dinámica", una geovalla dura y una geovalla dura de "trayectoria predictiva". Estas tres geovallas garantizan que los drones permanezcan dentro del área operativa segura, evitando accidentes causados por drones fuera de control. (Para un nivel adicional de redundancia, dos de las tres geovallas están gestionadas por ordenadores de a bordo independientes.)

Geovallas Blandas frente a la Geovalla de "Burbuja Dinámica"

Una geovalla blanda estándar se encuentra dentro de la geovalla dura y actúa, en esencia, como una segunda geovalla dura. Un dron debería finalizar su misión de inmediato al alcanzar este límite, ejecutando una función de "retorno a base" o de aterrizaje controlado.

De forma única, la geovalla blanda de Verge Aero consiste en múltiples "burbujas dinámicas" que proporcionan a cada dron su propia geovalla independiente y móvil. Consulte la Imagen 1 para ver una ilustración de la geovalla de burbuja dinámica en contraste con el concepto de geovalla blanda estándar.

La geovalla blanda de burbuja dinámica de Verge Aero mantiene a cada dron a pocos metros de su posición objetivo, en lugar de permitir que se desvíe considerablemente de su rumbo antes de que se interrumpa la misión. Si un dron individual se desvía de su trayectoria de vuelo lo suficiente como para traspasar el radio de su "burbuja", aterriza de inmediato descendiendo verticalmente de forma controlada hasta llegar al suelo, momento en el que los motores se apagan.

En cambio, las geovallas blandas estándar solo activan una orden de "retorno a base" al alcanzar un límite ligeramente menor que la totalidad del espacio aéreo del show. Para entonces, el dron puede encontrarse ya a una distancia considerable de su trayectoria prevista. Verge Aero ha comprobado que el enfoque de "burbuja dinámica" es una forma mucho más eficaz de mantener la seguridad de un show de drones que una geovalla blanda estándar.

Geovallas Duras y la Geovalla de "Trayectoria Predictiva"

En muchos aspectos, las geovallas tradicionales no son ideales para los shows de drones. A diferencia de otras modalidades de aviación, en las que las aeronaves pueden volar libremente dentro de un espacio determinado, los shows de drones siguen una coreografía precisa. Los drones están programados para seguir una ruta específica y predeterminada. El sistema de control siempre sabe dónde se encuentra un dron y dónde debería estar. De lo contrario, el vuelo debe interrumpirse de inmediato.

Por lo general, resulta evidente que algo ha fallado mucho antes de que un dron llegue a alcanzar la geovalla dura. Por ello, Verge Aero considera muy útil una geovalla de trayectoria predictiva. Si un dron fuera de control llega a la geovalla dura, su inercia lo impulsará más allá de este límite incluso si sus motores se cortan de inmediato. Es preferible detener un dron en cuanto se detecte una anomalía, para evitar así cualquier traspaso de la geovalla dura, que es precisamente el concepto en el que se basa la geovalla de "trayectoria predictiva" de Verge Aero. Este sistema predice si un dron traspasará la geovalla dura en el futuro, teniendo en cuenta su inercia, y corta los motores del dron a tiempo para que aterrice dentro de la geovalla dura, tal como se ilustra en la imagen 2 a continuación.

4. Comunicación Fiable de Largo Alcance

Imagine que es el piloto de un show de drones y que acaban de avisarle de que una aeronave tripulada se aproxima rápidamente. Necesita detener el show de inmediato, pero la flota se encuentra a varios cientos de metros de la plataforma de lanzamiento. Gracias al enlace de comunicación fiable de largo alcance que mantiene con cada dron, puede aterrizar la flota de forma inmediata y segura.

La comunicación de emergencia de largo alcance es otro elemento de seguridad crucial en un sistema de shows de drones. Su concepto es sencillo: si no puede comunicarse con todos los drones en cualquier momento, no podrá aterrizar la flota de forma segura en caso de emergencia. Si la comunicación no está garantizada, aumenta el riesgo de accidentes.

Muchos sistemas de shows de drones utilizan WiFi como comunicación principal. Sin embargo, el WiFi no siempre es fiable al volar en entornos urbanos o congestionados, ya que existen numerosas fuentes posibles de interferencia y congestión de frecuencias. Además, el WiFi no ofrece comunicación punto a punto de largo alcance sin instalar hardware terrestre adicional para amplificar la señal, lo que introduce otro posible punto de fallo.

Sin un enlace de comunicación fiable y de largo alcance con cada dron, no se puede garantizar que los procedimientos de seguridad funcionen. Cuanto más robusta sea la comunicación de que dispone el operador, más información tendrá para supervisar el estado de todo el sistema y actuar rápidamente si es necesario.

El enfoque de Verge Aero para la comunicación de emergencia de largo alcance se basa en la fiabilidad y la redundancia. Nuestro sistema utiliza tres enlaces de comunicación (todos diseñados para comunicación punto a punto de largo alcance) que operan en dos bandas de frecuencia. Cuenta tanto con un sistema de radio de telemetría de doble banda como con una radio de largo alcance:

• La radio de telemetría es una radio de doble banda con alcance medio (más de 500 metros) y mayor ancho de banda (2,4 GHz y sub-1 GHz).

• La radio de largo alcance tiene un alcance teórico de 15 km y un alcance práctico de 5 a 10 km, y se utiliza para toda la mensajería crítica de seguridad.

5. Formación y Gestión de la Seguridad

Gran parte de lo que ha convertido a la aviación comercial en una industria extraordinariamente segura es igualmente aplicable a los drones. La formación rigurosa, los sistemas de gestión de la seguridad y las directrices de toma de decisiones aeronáuticas forman parte de la aviación segura, ya sea tripulada o no. Los detalles que a veces parecen insignificantes suelen tener un impacto considerable en la ejecución del show, por lo que es esencial operar siempre con los más altos niveles de profesionalidad.

Los pilotos de drones deben someterse al mismo tipo de programas de formación inicial y recurrente que son habituales para otros pilotos comerciales. A medida que adquieren experiencia, están preparados para asumir shows cada vez más complejos. Es fundamental que los fabricantes de equipos apoyen a los pilotos con programas de formación integrales y continuos que fomenten su capacitación. Los pilotos deben conocer su tecnología a la perfección para poder responder rápidamente ante eventos imprevistos. La formación y la experiencia práctica son esenciales para formar pilotos de primer nivel.

Además, los pilotos deben contar con el respaldo de operaciones centradas en el control de calidad para garantizar drones bien mantenidos. Las empresas que cuentan con un sistema integral de gestión de la seguridad están mejor posicionadas para evaluar y mitigar riesgos en todos los aspectos de su negocio. Debe fomentarse una cultura sólida de seguridad para garantizar que los posibles problemas se identifiquen y se resuelvan.

Por último, los pilotos deben estar bien descansados y en condiciones de pensar con claridad para tomar buenas decisiones. ¡Los pilotos no se limitan a pulsar el botón de inicio y relajarse! Deben estar plenamente involucrados y operando al máximo de sus capacidades. La fatiga, la complacencia y el estrés afectan a la capacidad del piloto para gestionar riesgos y mantener la conciencia situacional. El cumplimiento de los principios establecidos de toma de decisiones aeronáuticas ayuda a mantener la seguridad de los shows de drones.

El Compromiso de Verge Aero con la Seguridad

Todo pasajero de una aerolínea comercial espera que viajar en avión sea una experiencia segura y sin incidentes, y con razón. Un siglo de aviación tripulada ha dado lugar a una industria con un historial de seguridad extraordinario. Menos de uno de cada millón de vuelos se ve involucrado en un accidente, y los que resultan en víctimas mortales son aún mucho menos frecuentes. Este historial excepcional es el resultado de décadas de regulaciones estrictas, avances tecnológicos, sistemas de seguridad redundantes, formación exhaustiva y un compromiso constante con la mejora de la seguridad futura mediante el aprendizaje continuo de los errores del pasado.

Los drones son vehículos aéreos y deben operarse con la misma profesionalidad y responsabilidad que cualquier otra aeronave.

La experiencia de un espectador en un show de drones no debería ser diferente. Aplicando las mejores prácticas de la aviación convencional, los shows de drones pueden llegar a ser igualmente seguros. Verge Aero ha adoptado este enfoque desde sus orígenes, diseñando sus sistemas desde cero con la redundancia y la seguridad como pilares, mientras los actualiza continuamente para aprovechar al máximo las nuevas tecnologías.

De cara al futuro, animamos a todo el sector a adoptar las mejores prácticas para maximizar y priorizar la seguridad. Un único fallo puede provocar daños a la reputación, pérdidas económicas y, lo más importante, posibles daños a los espectadores. Los shows de drones tienen un potencial enorme. No lo desaprovechemos por descuidar la seguridad.

Preguntas Clave al Evaluar un Sistema de Shows de Drones

¿El sistema cuenta con una verdadera redundancia de navegación mediante múltiples estimadores?

• Es necesario contar con múltiples estimadores y sensores independientes. Un sistema correctamente redundante dispone de al menos dos conjuntos de IMU (sensores), que ejecutan cuatro estimadores EKF independientes.

¿El software de control está actualizado?

• Si los drones utilizan el piloto automático PX4, ¿es la versión 1.15 o posterior? Esta versión del piloto automático PX4 incorpora múltiples mejoras de seguridad.

¿Cómo funciona el sistema de geovallas?

• Contar con múltiples geovallas maximiza la seguridad y la redundancia. ¿Cada una está gestionada por procesadores independientes?

¿Cuántos enlaces de comunicación de emergencia de largo alcance se utilizan? ¿Son de banda doble o única? ¿Es el WiFi el enlace principal?

• Lo ideal son tres enlaces de comunicación punto a punto, incluyendo un sistema de radio de doble banda.

• Es probable que el WiFi no sea fiable en zonas congestionadas.

¿Qué software se utiliza para crear y volar el show? ¿Está totalmente integrado?

• Idealmente, la secuencia de lanzamiento se genera automáticamente mediante el mismo software que controla el resto del show.

¿Cuál es el historial de seguridad de la empresa y de los pilotos que operan el show?

• ¿Cómo se forma a sus pilotos? ¿Cuál es su Sistema de Gestión de la Seguridad?

• ¿Con qué frecuencia han sufrido drones descontrolados o fuera de control?

¿Cuál es el historial de seguridad de la tecnología de drones utilizada en el show?

• ¿Ha estado ese mismo tipo de dron involucrado en accidentes con otros operadores?

¿Cuánta experiencia tiene el piloto?

• ¿Cuántos shows ha volado? ¿Cuánta formación ha recibido? ¿Es un empleado a tiempo completo?

Sobre los Autores

Nils Thorjussen, Anthony Merlino, Christopher Franzwa y Tony Samaritano cuentan con más de cuarenta años de experiencia combinada en el desarrollo y avance de las tecnologías de shows de drones. Han contribuido a pionerar el campo del entretenimiento con shows de drones mediante la creación del sistema llave en mano de Verge Aero. Sus esfuerzos, junto con los del resto del equipo de Verge Aero desde su fundación en 2016, han llevado a los shows de drones a la corriente principal de eventos globales y han ayudado a consolidar este medio como un elemento habitual del entretenimiento en directo.

En la actualidad, el sistema de Verge Aero es utilizado por equipos de producción profesionales de todo el mundo. Se ha empleado para volar shows en eventos de gran repercusión, incluyendo la celebración de la victoria del presidente electo Biden, America's Got Talent: Extreme, las celebraciones del 4 de julio de Macy's en Nueva York, festivales como Lollapalooza, la demolición conmemorativa del Hotel y Casino Tropicana en Las Vegas, y muchos más.

Verge Aero está reconocida a nivel mundial por autoridades del espacio aéreo, como la Administración Federal de Aviación (FAA) y la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA). Descubra más sobre la ventaja de seguridad de Verge Aero aquí.

Para más información, contacte con media@vergeaero.com.