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Les drones, autrefois réservés aux amateurs de technologies et jeunes aspirant à devenir pilotes, sont désormais utilisés partout, partant des terrains de jeux et banlieues et allant jusqu'aux champs et circuits de course.

Nommés officiellement Véhicules aériens sans pilotes (UAV), les drones sont un moyen pour amorcer les nouveaux services. Par exemple, ils offrent aux agriculteurs l'opportunité de surveiller leurs champs et suivre leur cheptel d'une façon plus économique, permettent aux agents immobiliers de montrer à leurs clients des quartiers tout entiers et la proximité de magasins et services importants, et aux premiers intervenants de gérer les cas d'urgences et les désastres d'une manière plus efficace. Les drones garantissent aussi des services de haut débit sans fil dans les régions lointaines ou touchées par des catastrophes naturelles… et la liste ne s'arrête pas là.

Actuellement, ces nouveaux cas d'utilisation peuvent être déployés à petite échelle. Toutefois, il est prévu que le déploiement des UAV à une large échelle change plusieurs industries  dont l'agriculture, la construction, la livraison, le divertissement, l'assurance, la cartographie, la collecte de nouvelles, la sûreté publique, les services publiques, les chemins de fer, le secteur immobilier et la préservation de la faune. Une étude établie par le groupe commercial représentant l'industrie des systèmes sans pilotes et robotiques a prévu que les UAS généreront un impact économique de 13,6 milliards de dollars aux Etats-Unis, lors des trois premières années succédant la période durant laquelle ils seront opérationnels dans le système aérien des Etats-Unis, somme qui va croître pour atteindre plus de 82,1 milliards de dollars d'ici 2025.

Rôle des technologies cellulaires

Alors que ces nouvelles applications de drones se concrétisent, il est nécessaire de garder à l'esprit la question de la sûreté associée à la recherche et au développement avancés. Le déploiement des drones à une large échelle requiert une coordination et gestion de trafic tout comme la gestion de trafic et le contrôle aériens d'aujourd'hui. Ceci sera nécessaire, surtout pour les larges flottes de drones autonomes et/ou volant à proximité d'un espace aérien contrôlé (exemple : un aéroport ou une base militaire aérienne).

Toutefois, rares sont ceux qui savent que la technologie cellulaire peut apporter une nouvelle dimension d'une large crédibilité, sécurité robuste, couverture complète, et une mobilité intégrée de l'opération de drone à une large échelle. Les réseaux cellulaires permettent d'opérer et de contrôler les drones au-delà de la ligne de vision du pilote, ce qui sera essentiel pour entreprendre des opérations sûres à large échelle et pour assurer les nouveaux services que les drones introduiront. En outre, la connectivité cellulaire peut renforcer la sûreté des opérations de drones autonomes en accélérant la livraison de plans de vol optimaux et la transmission d'autorisations de vol, suivant ainsi l'emplacement des drones et ajustant les itinéraires de vol en temps quasi-réel. La connectivité cellulaire peut être utilisée aussi pour partager des vidéos en temps réel, par exemple, depuis un drone de surveillance.

Il parait que l'utilisation de la technologie cellulaire au niveau du vol autonome des drones est très raisonnable et pratique. Toutefois, certains continuent à la critiquer toujours et mettent en cause sa sûreté.

Evaluation du LTE dans des environnements défiants du monde réel

Leader dans le monde de la technologie 4G LTE, Qualcomm et ses ingénieurs n'ont pas hésité à saisir l'opportunité de tester des drones contrôlés par le LTE dans des scénarios du monde réel. Nous avions hâte d'analyser comment et si les drones peuvent opérer d'une façon sûre en se basant sur les réseaux 4G LTE commerciaux d'aujourd'hui.

Actuellement, les réseaux cellulaires sont conçus pour servir les smartphones et autres appareils mobiles terrestres, voilà pourquoi nous avons voulu découvrir comment les réseaux cellulaires peuvent servir les drones opérant à de plus hautes altitudes. Conventionnellement, les réseaux cellulaires actuels ne peuvent pas garantir une couverture pour les drones à des altitudes plus hautes parce que les antennes-relais de téléphonie mobile sont orientés vers le bas pour servir les appareils mobiles.

De même, nous avons voulu examiner la façon suivant laquelle nous pouvons appuyer l'opération sûre des drones dans le monde réel sans affecter l'opération des réseaux terrestres.  Les résultats de cette recherche ne nous aideront pas uniquement à optimiser les réseaux LTE pour l'opération sûre des drones, mais garantiront des développements positifs au niveau de leurs régulations et des spécificités  de la 5G puisqu'elles sont liées au déploiement de plusieurs cas d'utilisation de drones à une large échelle.

Tout d'abord, Qualcomm Technologies a travaillé avec l'Administration fédérale de l'aviation des Etats-Unis (FAA) sur l'émission d'un certificat d'autorisation permettant de tester des drones à des altitudes supérieures à 400 pieds, aux alentours du siège de l'entreprise à San Diego. Notre Centre de vol des UAS autorisé par la FAA n'a pas seulement garantit une proximité idéale aux établissements de recherche et développement de Qualcomm, mais a permis aussi de tester les drones dans la Classe B de l'espace aérien parce qu'il est proche de la station militaire aérienne très active, connue sous le nom de Marine Corps Air Station (MCAS) Miramar. En outre, notre centre de vol est entouré de l'environnement réel dans lequel les drones autonomes navigueront un jour, dont des zones commerciales, des régions peuplées, et des régions vastes inhabitées. Toutes ces régions font de l'emplacement de notre centre de vol un des environnements de tests les plus défiants.

Après avoir reçu l'autorisation de la FAA, nous avons collaboré avec AT&T pour essayer l'opération des drones sur ses réseaux commerciaux afin de tester les indicateurs-clés de performance (KPI) tels que la couverture, l'intensité du signal, le débit, la latence, et la mobilité sous de différentes conditions sur les réseaux commerciaux LTE. Les premiers résultats ont montré que les réseaux cellulaires actuels peuvent garantir une couverture pour les drones à des altitudes plus élevées. Nous avons constaté aussi que ceux utilisés durant nos tests sont capables de passer entre les différentes stations de base d'une façon homogène sans aucune défaillance de liaison. Une très bonne nouvelle, mais en avons-nous terminé ? Non.

Nous avons trouvé plusieurs opportunités pour optimiser davantage les réseaux commerciaux LTE, y compris :

  • Gestion de l'interférence : bien que les drones peuvent être servis par de multiples stations de base à une altitude de 400 pieds au-dessus du niveau du sol (AGL), nous avons constaté que l'augmentation de l'interférence à de hautes altitudes affecte la qualité de liaison. Nous travaillons afin de gérer l'interférence reçue par les drones depuis un bon nombre de stations de base « voisines » émettant des radiations jusqu'à 400 pieds AGL.

 

  • Optimisation du passage : nous avons observé aussi différentes caractéristiques de passage des drones en comparaison aux appareils mobiles terrestres. L'impact et l'optimisation sont sous-étudiés.

 

  • Exigences spécifiques aux drones LTE : pour que le réseau puisse optimiser le service pour les drones, il sera nécessaire de distinguer entre un drone et un appareil mobile terrestre. Le réseau pourrait aussi rejeter les drones qui affectent les KPI et qui sont nocifs.

 

Pavant la voie à la 5G

Outre l'optimisation des réseaux 4G LTE actuels visant à entreprendre des opérations sûres de drones, ces résultats nous aident à accélérer le développement de la 5G. Cette technologie apportera un très haut degré de fiabilité et disponibilité, une latence très faible, et une sécurité de bout-en-bout très puissante pour les cas d'utilisation de drones critiques durant lesquels la connectivité est indispensable (tels que les services d'urgence).

En pensant aux capacités de la 5G, nous envisageons des flottes de drones volant d'une manière autonome, communiquant, et ajustant leurs comportements par le biais du partage de données en temps réel.  Imaginez une escadrille de drones collaborant ensembles pour mener une mission de recherche et sauvetage ; tout d'abord cherchant et trouvant le randonneur perdu, puis manipulant et jetant un filet, et enfin amenant la victime à l'établissement médical le plus proche. D'autre part, imaginez un drone équipé d'une caméra à 360 degrés qui capte et diffuse en temps réel tout ce qu'elle voit en volant au-dessus du Grand Canyon. Pendant ce temps, un groupe de personnes portant des casques VR est en train de contempler ce paysage en direct depuis un tour virtuel dans un parc d'attractions en Floride. Les cas et possibilités d'utilisation sont illimités partout où il y a des réseaux cellulaires pouvant garantir la capacité et fiabilité capables de contrôler le trafic aérien pour les drones autonomes.

Les drones commerciaux modernes sont bien au-delà (jeu de mots visé) des jouets avec lesquels les enfants jouent dans les parcs. Ils sont plus rapides, plus grands, plus puissants, et plus avancés technologiquement, à tel point qu'ils offrent de vraies opportunités et capacités une fois réservés aux histoires de science-fiction. La connectivité cellulaire permettra au marché des drones autonomes de faire accroître davantage ces opportunités et capacités. Grâce à notre travail dans le domaine de la vision par ordinateur, l'apprentissage par machine, le traitement de capteur, la localisation GNSS précise, l'évitement d'obstacles, la navigation visuelle autonome, et la vidéographie 4K, et à la plate-forme de développement de drones Qualcomm Snapdragon Flight, vous pouvez vous assurer que Qualcomm sera toujours le premièr à apporter de nouveaux niveaux d'intelligence embarquée, une connectivité sans fil, et à garantir la sûreté des drones autonomes de demain.

 

Rédigé par Maged Zaki, directeur du marketing technique chez Qualcomm.

Traduit de l'anglais par Telecom Review.