L'influenza della connettività 5g sui sistemi di navigazione e controllo di Evtol
L'evoluzione dei sistemi di navigazione eVTOL e di controllo
I sistemi di controllo e di controllo della flotta elettrica (eVTOL) rappresentano un cambiamento di paradigma nella mobilità urbana, che richiedono sistemi di navigazione e di controllo molto più sofisticati di quelli trovati in elicotteri o droni convenzionali.
Come la connettività 5G trasforma le operazioni di eVTOL
Per la navigazione eVTOL e il controllo, le capacità più rilevanti sono la comunicazione a bassa latenza ultra-rilievibile (URLLC), la banda larga mobile potenziata (eMBB) per i dati dei sensori ad alta velocità e le comunicazioni di tipo macchina (mMTC) per le reti di sensori dense.
Comunicazione a bassa risoluzione (URLLC) ad ultra-rilievo per funzioni critiche alla sicurezza
L’URL è la base per le applicazioni di sicurezza-di-vita. L’aereo eVTOL deve scambiare la telemetria, come lo stato del motore, la batteria di stato-di-carica, la posizione e l’atteggiamento, con le stazioni di controllo del suolo a tassi superiori a 50 Hz. Con l’URL di 5G, la probabilità di un singolo pacchetto che non sia consegnato all’interno di un budget di latenza stretto può essere ridotta a meno di 10-5
Maggiore consapevolezza della situazione attraverso la Fusione dei dati
Gli aerei eVTOL che operano nelle città generano enormi volumi di dati da telecamere ad alta risoluzione, radar a 360° e sensori a ultrasuoni. Le capacità di eMBB di 5G consentono a questi flussi di dati di essere offloaded a nodi di calcolo edge per l’elaborazione avanzata della percezione. Combinando i feed dei sensori a bordo con sensori di installazione digitali (ad esempio, telecamere di traffico, stazioni meteorologiche) e dati da altri velicoli tramite protocollo VASX-V
Rete di essiccazione per canali di mobilità aria dedicati
Per la mobilità urbana dell'aria (UAM), i regolatori e gli operatori possono fornire una fetta dedicata con qualità garantita dei parametri di servizio (QoS)— jitter minimo, throughput garantito e alta disponibilità. Ciò garantisce che i segnali di controllo eVTOL non siano influenzati dalla congestione di dati a livello di terra da smartphone o veicoli autonomi.
5G’s Impact on Volo autonomo e Collision Evita
Mentre i progetti attuali di eVTOL includono spesso un pilota umano per la certificazione iniziale, il percorso a lungo termine per la redditività dei taxi aerei si basa sulla crescente autonomia.
Ripianificazione di ostacoli in tempo reale
Con 5G, gli aerei eVTOL possono interrogare un programma remoto basato su cloud che aggrega i dati da un’infrastruttura digitale della città. Ad esempio, una gru di costruzione imminente o una zona di attività temporanea dei droni può essere contrassegnata e una nuova via calcolata in millisecondi. Il vantaggio di latenza di 5G significa che le operazioni di emergenza dinamiche possono essere comunicate, come altri
Percezione cooperativa e comunicazione V2X
L’utilizzo di C-V2X basato su 5G, eVTOLs può condividere i dati dei sensori tra loro e con le stazioni di terra in tempo reale. Questa percezione cooperativa permette a un veicolo di “vedere” oltre i propri sensori: un eVTOL che si avvicina a un’intersezione può ricevere informazioni sul punto cieco da un altro velivolo che si avvicina a una direzione perpendicolare.
Sfide per l'integrazione eVTOL abilitata a 5G
Nonostante la promessa, l'integrazione 5G con sistemi di navigazione e di controllo eVTOL presenta ostacoli sostanziali. Il problema più immediato è la copertura di frequenza radio (RF) nei canyon urbani. Skyscrapers, ponti e gallerie causano blocco di segnale, sbiadimento multipath e guasti di handover.
Poiché i collegamenti 5G portano comandi di controllo e dati critici per la sicurezza, diventano obiettivi attraenti per gli attacchi informatici, tra cui gli attacchi di massa, di negazione di servizio e di spoofing. Crittografia, autenticazione reciproca e isolamento di rete sono essenziali, ma anche introdurre latenza che deve essere budgeted nel loop di controllo.
Le bande di frequenza 5G ora utilizzate per i servizi commerciali mobili (ad esempio, 3,5 GHz in molte regioni, 6 GHz negli Stati Uniti) devono essere condivise con le operazioni di satelliti, radar e governo in sospeso.
Un eVTOL in volo può connettersi a più celle di terra, potenzialmente causando interferenze agli utenti in tutti loro. Sono necessari algoritmi di erogazione controllati e controllo di potenza per evitare di degradare il servizio agli abbonati di terra.
Prospettive future: 6G e oltre
Poiché le reti 5G maturano, la comunità di ricerca sta già cercando verso 6G, che promette la rilevazione integrata e la comunicazione (ISAC) e le bande di terahertz (THz).Per eVTOL, 6G potrebbe fornire l'accuratezza di posizionamento sotto-millimetro attraverso massicci array MIMO e il rilevamento a livello molecolare di condizioni atmosferiche come la guaina del vento.
Conclusioni
Grazie alla connessione 5G sui sistemi di navigazione eVTOL, il sistema di controllo e di controllo dei dati è molto più semplice: il 5G fornisce la spina dorsale di comunicazione necessaria per una mobilità dell'aria urbana sicura e scalabile. Le sfide restano in termini di copertura, sicurezza, spettro e certificazione, ma la traiettoria è chiara: il futuro eVTOL promette che alla fine si muoverà in un mondo 5Geco.