{"id":4891,"date":"2021-01-02T11:14:50","date_gmt":"2021-01-02T11:14:50","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.aertecsolutions.com\/integracion-de-camaras-giroestabilizadas-en-rpas-ligeros\/"},"modified":"2025-10-21T10:34:30","modified_gmt":"2025-10-21T10:34:30","slug":"integracion-de-camaras-giroestabilizadas-en-rpas-ligeros","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aertecsolutions.com\/en\/blog\/integracion-de-camaras-giroestabilizadas-en-rpas-ligeros\/","title":{"rendered":"Integration of gyrostabilised cameras into lightweight UAS"},"content":{"rendered":"

Hay qui\u00e9n dice que una aeronave no tripulada (dron, UAV o RPAS) no es m\u00e1s que una m\u00e1quina voladora que acarrea una c\u00e1mara\u2026 de forma simplista es cierto, pero entonces tambi\u00e9n es cierto que todas las c\u00e1maras no son m\u00e1s que meras capturadoras de datos, y a su vez, que los datos no son m\u00e1s que ruido que hay que procesar. Al final, es una cadena y todos sus eslabones deben funcionar perfectamente<\/strong>. Pero centr\u00e9monos en esta ocasi\u00f3n en la parte de los sensores\u2026<\/p>\n

En las misiones de observaci\u00f3n y vigilancia con UAS<\/strong> (com\u00fanmente denominadas misiones ISR<\/strong> por las siglas Intelligence, Surveillance and Recoinassance), la elecci\u00f3n del sensor de imagen es fundamental. Tanto la selecci\u00f3n como la integraci\u00f3n de sensores o c\u00e1maras espec\u00edficas para observaci\u00f3n en sistemas a\u00e9reos no tripulados (UAS) requiere un equilibrio bien medido entre muchos factores limitantes<\/strong> (que no siempre son evidentes) impuestos tanto por la aeronave, como por la capacidad del propio sensor, como por las caracter\u00edsticas operativas de la aeronave e incluso por pol\u00edticas del pa\u00eds en el que se fabrique el sensor.<\/p>\n

Las distintas misiones que puede realizar un UAS tienen condicionantes e incluso objetivos diferentes, por lo que el rango de requisitos que definen al mejor sensor posible es muy amplio.<\/h5>\n

En general, lo que siempre se busca es integrar el mejor sensor posible<\/strong> en un sistema a\u00e9reo que ya de por s\u00ed est\u00e1 bastante adaptado y limitado a un tipo de misiones concretas<\/strong> (para m\u00e1s detalles sobre la importancia de un dise\u00f1o adaptado a la misi\u00f3n en un UAS se recomienda leer aqu\u00ed<\/a><\/em> el post \u201cUAS y sistemas de suma cero\u201d)<\/p>\n

En los casos de UAS para misiones de observaci\u00f3n suele ser fundamental que el sensor de imagen est\u00e9 integrado en una plataforma giroestabilizada, carenada y con movimientos independientes<\/strong> a la aeronave com\u00fanmente denominado gimbal, bola o torreta.<\/p>\n

Puesto que diferentes misiones tienen diferentes condicionantes y puesto que, adem\u00e1s, la misma misi\u00f3n puede tener objetivos diferentes, el rango de requisitos que definen al \u201cmejor sensor posible\u201d son tremendamente variables, pero por razones pr\u00e1cticas y l\u00f3gicas no se puede contar con un rango infinito de ellos y por este motivo se debe llegar siempre a un compromiso en la elecci\u00f3n del mismo.<\/p>\n

El compromiso en la elecci\u00f3n de un sensor atiende, como se ha mencionado, a muchos tipos de limitaciones impuestas por el sistema, por el propio sensor y hasta por el tipo de operaci\u00f3n.<\/p>\n

The main factores limitantes<\/strong> are:<\/p>\n

Limitaciones de peso y tama\u00f1o. <\/strong>Obviamente el sensor debe tener una integraci\u00f3n espacial dentro de la aeronave (aunque normalmente una parte del sensor suele sobresalir fuera del fuselaje de la aeronave) que no altere de una forma descontrolada su aerodin\u00e1mica de vuelo ni suponga un problema o un peligro para otras funciones de la aeronave.<\/p>\n

De la igual manera, el peso del sensor debe estar dentro de los l\u00edmites de carga admitidos por la aeronave. S\u00f3lo atendiendo a este factor de peso del sensor, ya nos podemos encontrar con nuevas limitaciones de posicionamiento. El sensor s\u00f3lo puede colocarse en un rango de posiciones limitado para que el correspondiente cambio del centro de gravedad (CoG) de la aeronave se mantenga dentro de sus l\u00edmites tolerables estipulados por el dise\u00f1o del fabricante. Una colocaci\u00f3n del sensor demasiado adelantada o demasiado atrasada puede inducir irremediablemente a la p\u00e9rdida de la aeronave en vuelo.<\/p>\n

Limitaciones de comunicaci\u00f3n, consumo y refrigeraci\u00f3n.<\/strong><\/p>\n

El sensor necesita comunicarse, alimentarse y refrigerarse. La refrigeraci\u00f3n no suele ser un problema para la parte de la bola que asoma fuera del fuselaje, pero para la parte interna hay que planificar las correspondientes entradas y salidas de aire para evitar que se queme o que se acorte su vida \u00fatil.<\/p>\n

La alimentaci\u00f3n y la comunicaci\u00f3n con otros elementos dentro de la aeronave se resuelve mediante el correspondiente cableado, pero igualmente hay que tener en cuenta sus conductos de paso, y los menos evidentes, pero casi inevitables apantallamientos de se\u00f1al (producidos por torniller\u00eda, placas met\u00e1licas o de fibra de carbono), posibles zonas de interferencia cruzada. Igualmente se deben planificar los conectores y contra conectores que no siempre est\u00e1n optimizados para este uso concreto y por eso, para dar mayor fiabilidad, pueden llegar a ser m\u00e1s voluminosos de lo deseable o de lo planificado.<\/p>\n

Limitaciones mec\u00e1nicas del sensor.<\/strong><\/p>\n

Los principales movimientos mec\u00e1nicos asociados con una bola giroestabilizada se denominan PTZ correspondientes a Pan (movimiento horizontal de la c\u00e1mara), Tilt (movimiento vertical de la c\u00e1mara) y Zoom (movimiento de las lentes de la c\u00e1mara para aumentar o reducir su distancia focal)<\/p>\n

Los dos primeros requieren motores potentes y precisos que ocupan espacio y adem\u00e1s deben estar perfectamente sincronizados entre s\u00ed para conseguir un desplazamiento fluido de la c\u00e1mara en lugar de hacerlo a saltos. El motor de zoom suele venir ya integrado en la propia c\u00e1mara, pero igualmente hay que integrarlo a nivel de se\u00f1ales de control.<\/p>\n

En un buen sensor, la capacidad de giro horizontal (Pan) debe ser de 360\u00ba continuos, es decir, debe poder girar indefinidamente en una sola direcci\u00f3n sin que se enreden cables alrededor del eje. Esto se consigue con el uso de contactos el\u00e9ctricos que giran alrededor de unas pistas en el eje \u2026pero esto requiere tambi\u00e9n m\u00e1s espacio y complejidad que simplemente conectar la c\u00e1mara con cables.<\/p>\n

En cuanto al tilt, 90\u00ba suelen ser suficientes (para mirar desde el horizonte hasta la vertical) pero se suele a\u00f1adir algo m\u00e1s tanto por encima de la horizontal como m\u00e1s all\u00e1 de la vertical para compensar los continuos movimientos de cabeceo de la aeronave.<\/p>\n

Limitaciones de giroestabilizaci\u00f3n.<\/strong><\/p>\n

Un sensor dedicado a la observaci\u00f3n y vigilancia en UAS debe estar giroestabilizado obligatoriamente.<\/p>\n

Esto quiere decir dos cosas:<\/p>\n

En primer lugar, el sensor debe estar aislado de movimientos no deseados como son las vibraciones t\u00edpicas de la aeroestructura producidas por el motor, rozamiento con el aire y otras funetes. No hay nada peor que instalar una gran capacidad de magnificaci\u00f3n de la imagen para que \u00e9sta resulte in\u00fatil debido al movimiento al que est\u00e1 sometido el sensor (el mismo efecto que cuando miramos a un punto lejano sujetando unos prism\u00e1ticos con manos temblorosas). Este efecto se suele mitigar por medio del uso de aisladores mec\u00e1nicos de material flexible (igual que los silent blocks que a\u00edslan a un coche de las vibraciones de su motor) colocados entre la bola y la estructura del avi\u00f3n pudiendo llegar a ser necesarias varias fases de aislamiento (es decir, que incluso una plataforma aislada para vibraciones de un tipo deba estar contenida en otra plataforma aislada para vibraciones de otro tipo).<\/p>\n

El sensor tambi\u00e9n debe estar aislado del movimiento normal de la aeronave correspondiente a correcciones de actitud en alabeo, cabeceo y gui\u00f1ada para un vuelo estabilizado, as\u00ed como de todos los movimientos necesarios para un cambio en la senda de vuelo o los necesarios para describir \u00f3rbitas sobre el objetivo de inter\u00e9s.<\/p>\n

En segundo lugar, el sensor debe tener la capacidad de moverse independientemente a la aeronave por medio de un control ejecutado por el operador de observaci\u00f3n que le permita mantener su foco en un punto fijo o m\u00f3vil exterior sin que le afecte la actitud de la aeronave.<\/p>\n

Esto no s\u00f3lo es necesario para la calidad de la imagen sino tambi\u00e9n como ayuda para reducir la carga de trabajo del operador del sensor.<\/p>\n

La estabilizaci\u00f3n definida como el nivel de estabilizaci\u00f3n que la bola le aporta a la c\u00e1mara se mide en microrradianes y se lleva a cabo por medio de la integraci\u00f3n de aceler\u00f3metros, magnet\u00f3metros y gir\u00f3scopos propios de la bola que mantienen un posicionamiento estable de la c\u00e1mara independientemente de la actitud del avi\u00f3n.<\/p>\n

Esta estabilizaci\u00f3n tambi\u00e9n se lleva a cabo o se aumenta con la aplicaci\u00f3n de algoritmos de procesamiento de v\u00eddeo que comparan sistem\u00e1ticamente fotogramas consecutivos del v\u00eddeo capturado. Cuando aparecen diferencias de desplazamiento entre un fotograma y el siguiente en una escena en la que se supone que no deber\u00eda haber desplazamiento, entonces el software invierte a conveniencia los ejes de movimiento X e Y intentando mantener la imagen centrada.<\/p>\n

Limitaciones de imagen.<\/strong><\/p>\n

Un sensor de observaci\u00f3n que s\u00f3lo aporte una imagen de v\u00eddeo en un mismo formato puede llegar a ser demasiado pobre para la mayor\u00eda de las misiones ISR. Idealmente, el sensor debe aportar m\u00e1s de un tipo de imagen adem\u00e1s de la visual (electro\u00f3ptica), como puede ser la infrarroja, para componer con ellas un proceso de detecci\u00f3n, reconocimiento e identificaci\u00f3n (DRI) de objetos consiguiendo una mayor potencia. Tambi\u00e9n idealmente debe incluir alguna capacidad de zoom para permitir, con una misma c\u00e1mara, las opciones de observaci\u00f3n panor\u00e1mica junto con observaci\u00f3n detallada. Y aunque no son totalmente indispensables s\u00ed son valorables otras opciones muy \u00fatiles en las misiones de observaci\u00f3n como son los tel\u00e9metros l\u00e1ser para establecer distancias precisas al objetivo. <\/p>\n

Limitaciones de funcionalidades.<\/strong><\/p>\n

En una misi\u00f3n normal de observaci\u00f3n, el operador est\u00e1 obligado a estar atento a varias pantallas al mismo tiempo (especialmente si el sensor transmite varios tipos de im\u00e1genes) esto hace que su carga de trabajo y fatiga visual sean muy altas.<\/p>\n

Algunos sensores incorporan funcionalidades de generaci\u00f3n autom\u00e1tica de blancos con las que indican al operador todos aquellos objetos que puedan ser considerados de inter\u00e9s para la operaci\u00f3n. Estas funcionalidades se basan normalmente en procesos de imagen instant\u00e1neos que se pueden realizar en la misma plataforma a\u00e9rea o que requieren un procesado en tierra. En cualquier caso, esa informaci\u00f3n adicional debe poder ser reflejada y utilizada en las pantallas de la estaci\u00f3n de tierra (GCS) de forma inmediata o en tiempo cuasi-real. Cuando el sensor hace el proceso entonces se debe tener en cuenta si el procesador es suficientemente peque\u00f1o y potente como para caber en la propia plataforma giroestabilizada (es la tendencia actual) o si (como ocurre en modelos algo menos evolucionados) requiere un procesador externo embarcado que hay que integrar igualmente.<\/p>\n

Las funcionalidades de geotracking (comunicar al sistema unas coordenadas geogr\u00e1ficas para que la c\u00e1mara apunte de forma estabilizada a ellas) y videotracking (indicar sobre la imagen de v\u00eddeo recibida un punto de inter\u00e9s fijo para que la c\u00e1mara apunte a ese punto de manera estabilizada) son altamente apreciadas en todas las misiones de observaci\u00f3n. Estas funcionalidades requieren la integraci\u00f3n del sensor con los aceler\u00f3metros del mismo y de su coordinaci\u00f3n con un sistema de posicionamiento satelital (al fin y al cabo, lo que hacen estas funcionalidades es atribuir unas coordenadas GPS a la imagen que capturar\u00eda la c\u00e1mara con determinada posici\u00f3n pan y tilt seg\u00fan las coordenadas GPS en las que se encuentra la aeronave)<\/p>\n

Limitaciones de operaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n

No todas las c\u00e1maras sirven para todas las misiones. Obviamente, cuantas mejores caracter\u00edsticas tenga la c\u00e1mara, mayor variedad de operaciones podr\u00e1 abarcar. Para ciertos tipos de misiones se exigen ciertos tipos de c\u00e1maras y capacidades \u2026por ejemplo en misiones de observaci\u00f3n en escenarios selv\u00e1ticos o de gran incidencia de neblina es preciso emplear varios espectros incluyendo el IR de onda corta (SWIR) para el cual las formaciones gaseosas de vapor de agua resultan transparentes. De igual manera un sensor puramente visual (Electro\u00f3ptico) no es capaz de detectar nada en misiones nocturnas.<\/p>\n

Limitaciones de comercializaci\u00f3n.<\/strong><\/p>\n

Los sensores de los que hablamos pueden entrar en calidades o categor\u00edas restringidas para usos de defensa que pueden impedir o limitar su integraci\u00f3n en un sistema de uso civil. Esto se da especialmente con altas resoluciones de c\u00e1maras IR en las cuales una resoluci\u00f3n HD (High Definition 720 p\u00edxeles) ya se empieza a considerar que est\u00e1 \u00fanicamente destinada para su uso en defensa y por lo tanto su venta est\u00e1 regulada por las normas de exportaci\u00f3n de material de doble uso. (Los materiales de doble uso son elementos que tal cual se presentan o con m\u00ednimos cambios pueden ser usados como armas y por lo tanto est\u00e1n regulados y controlados en todo su recorrido comercial por medio de un certificado de usuario final y los correspondientes permisos de comercializaci\u00f3n que el pa\u00eds de origen exija)<\/p>\n

Limitaciones de servicio del fabricante<\/strong><\/p>\n

Estos sensores giroestabilizados de alta potencia suelen ser bastante caros y no siempre son sencillos de integrar en otro sistema igualmente complejo como un UAS. Por eso es necesario contar con fabricantes que tengan un m\u00ednimo de flexibilidad en sus condiciones para empezar a trabajar con cualquiera de sus productos. Obviamente, una vez integrada la primera unidad ya se resuelven el 90% de las incidencias de las siguientes unidades. Es por eso por lo que las primeras integraciones requieren especial atenci\u00f3n y disponibilidad de recursos que, a veces, no est\u00e1n al alcance del integrador.<\/p>\n

Limitaciones pol\u00edticas<\/strong><\/p>\n

No siempre los pa\u00edses en los que se compran componentes de doble uso suelen llevarse bien con los pa\u00edses a los que va destinada la soluci\u00f3n en la cual va integrado dicho componente. Para hacerlo m\u00e1s divertido, esas situaciones cambian con el tiempo y vienen y van seg\u00fan las relaciones pol\u00edticas entre los tres pa\u00edses que intervengan (el pa\u00eds de origen del componente, el pa\u00eds que realiza la integraci\u00f3n del componente y el pa\u00eds de destino). As\u00ed que muchas veces, un buen componente que cumple todos los requisitos al final tiene que ser rechazado porque el pa\u00eds de origen mantiene un contencioso con el pa\u00eds de destino. Lo peor ocurre cuando esta situaci\u00f3n es sobrevenida justo en el momento en que el componente ya ha sido adquirido e integrado.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"RPAS<\/p>\n

#uas<\/em><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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