Sistema de visión sintética

Un sistema de visión sintética (SVS, por sus siglas en inglés) es un sistema de realidad aumentada mediada por ordenador para vehículos aéreos que utiliza la tecnología 3D para proporcionar a los pilotos una forma clara e intuitiva de comprender su entorno de vuelo.

La visión sintética proporciona información situacional a los operadores mediante el uso de bases de datos sobre terreno, obstáculos, información geopolítica, hidrológica y otras. Una aplicación típica de visión sintética utiliza un conjunto de bases de datos almacenadas a bordo de la aeronave, un ordenador generador de imágenes y una pantalla. La solución de navegación se obtiene mediante el uso de sistemas de referencia GPS e inerciales.

El sistema Highway In The Sky (HITS, por sus siglas en inglés), o Path-In-The-Sky, se utiliza a menudo para representar la trayectoria proyectada de la aeronave en perspectiva. Los pilotos obtienen una comprensión instantánea del estado actual y futuro de la aeronave con respecto al terreno, las torres, los edificios y otros elementos del entorno.

Un precursor de estos sistemas existió en la década de 1960, con el debut en servicio en la Armada de los EE. UU. del avión de ataque medio embarcado Grumman A-6 Intruder . Diseñado con una disposición de asientos lado a lado para la tripulación, el Intruder contaba con un avanzado sistema de navegación/ataque, denominado Equipo Digital Integrado de Ataque y Navegación (DIANE), que conectaba el radar, los sistemas de navegación y datos aéreos de la aeronave a una computadora digital conocida como AN/ASQ-61. La información del DIANE se mostraba tanto al piloto como al bombardero/navegante (BN) a través de pantallas de tubo de rayos catódicos. En particular, una de esas pantallas, el Indicador de Visualización Vertical (VDI) AN/AVA-1, mostraba al piloto una vista sintética del mundo frente a la aeronave y, en el modo de Despeje de Terreno por Radar de Búsqueda (SRTC), representaba el terreno detectado por el radar, que luego se mostraba como líneas codificadas que representaban incrementos de alcance preestablecidos. Esta tecnología, denominada «Contact Analog», permitía que el A-6 volara de noche, en cualquier condición meteorológica, a baja altitud y a través de terrenos accidentados o montañosos sin necesidad de referencias visuales. ^{[ 1 ]}

La visión sintética fue desarrollada por la NASA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos a finales de la década de 1970 ^{[ 2 ]} y en la década de 1980 en apoyo de la investigación avanzada de cabinas de mando, y en la década de 1990 como parte del Programa de Seguridad Aérea . El desarrollo del Transporte Civil de Alta Velocidad impulsó la investigación de la NASA en las décadas de 1980 y 1990. A principios de la década de 1980, la USAF reconoció la necesidad de mejorar la conciencia situacional en la cabina para apoyar el pilotaje de aeronaves cada vez más complejas, y buscó la SVS (también llamada aviónica de formato pictórico ) como una tecnología integradora para sistemas tripulados y pilotados remotamente. ^{[ 3 ]}

Simulaciones y vehículos pilotados a distancia

En 1979, el simulador de vuelo FS1 de Bruce Artwick para el microordenador Apple II introdujo usos recreativos de la visión sintética. ^{[ 4 ]}

La NASA utilizó visión sintética para vehículos pilotados a distancia (VPR), como el High Maneuverability Aerial Testbed o HiMAT . ^{[ 5 ]} Según el informe de la NASA, la aeronave era pilotada por un piloto en una cabina remota, y las señales de control se transmitían desde los controles de vuelo en la cabina remota en tierra a la aeronave, y la telemetría de la aeronave se transmitía a las pantallas de la cabina remota (ver foto). La cabina remota podía configurarse con vídeo de la cámara frontal o con una pantalla de visión sintética 3D. La SV también se utilizó para simulaciones del HiMAT. Sarrafian informa que los pilotos de prueba encontraron que la pantalla visual era comparable a la salida de la cámara a bordo del VPR. ^{[ 5 ]}

La simulación RC Aerochopper de 1986 de Ambrosia Microcomputer Products, Inc. utilizaba visión sintética para ayudar a los aspirantes a pilotos de aeronaves RC a aprender a volar. El sistema incluía controles de vuelo tipo joystick que se conectaban a una computadora Amiga y a una pantalla. ^{[ 6 ]} El software incluía una base de datos de terreno tridimensional para el suelo, así como algunos objetos artificiales. Esta base de datos era básica, representando el terreno con un número relativamente pequeño de polígonos para los estándares actuales. El programa simulaba la posición y actitud tridimensional dinámica de la aeronave utilizando la base de datos del terreno para crear una proyección de perspectiva 3D. El realismo de esta pantalla de entrenamiento para pilotos de RPV se mejoraba permitiendo al usuario ajustar los retardos del sistema de control simulado y otros parámetros.

Investigaciones similares continuaron en las fuerzas armadas estadounidenses y en universidades de todo el mundo. En 1995-1996, la Universidad Estatal de Carolina del Norte voló un F-18 RPV a escala del 17,5 % utilizando Microsoft Flight Simulator para crear el entorno tridimensional del terreno proyectado. ^{[ 7 ]}

En vuelo

En 2005, se instaló un sistema de visión sintética en un avión de prueba Gulfstream V como parte del programa de la NASA «Convirtiendo objetivos en realidad». ^{[ 8 ]} Gran parte de la experiencia adquirida durante ese programa condujo directamente a la introducción de sistemas de visión sintética certificados en aeronaves futuras. La NASA inició la participación de la industria a principios del año 2000 con los principales fabricantes de aviónica.

Eric Theunissen, investigador de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, contribuyó al desarrollo de la tecnología SVS. ^{[ 9 ]}

A finales de 2007 y principios de 2008, la FAA certificó el sistema Gulfstream Synthetic Vision- Primary flight display (SV-PFD) para los aviones ejecutivos G350/G450 y G500/G550 , que muestra imágenes de terreno en color 3D a partir de los datos del Honeywell EGPWS superpuestas con la simbología del PFD. ^{[ 10 ]} Reemplaza el horizonte artificial tradicional azul sobre marrón .

En 2017, Avidyne Corporation certificó la capacidad de Visión Sintética para su aviónica de navegación aérea . ^{[ 11 ]} Otros sistemas de cabina de cristal como el Garmin G1000 y el Rockwell Collins Pro Line Fusion ofrecen terreno sintético.

La aviónica de menor costo y no certificada ofrece visión sintética como aplicaciones disponibles para computadoras tabletas Android o iPad de ForeFlight , ^{[ 12 ]} Garmin, ^{[ 13 ]} Air Navigation Pro, ^{[ 14 ]} o Hilton Software ^{[ 15 ].}

• "RTCA DO-315B" . IEEE . 21 de junio de 2011. Normas mínimas de rendimiento de sistemas de aviación para sistemas de visión mejorada, sistemas de visión sintética, sistemas de visión combinada y sistemas de visión de vuelo mejorada.
• "ED-179B - MASP para sistemas de visión mejorada, sistemas de visión sintética, sistemas de visión combinada y sistemas de visión de vuelo mejorada" . EuroCAE . Septiembre de 2011.

• Sistemas de prevención de colisiones de aeronaves
• Sistema de visión de vuelo mejorado
• Sistema de visión externa
• Sistema de aterrizaje instrumental

• "La visión sintética proporcionaría a los pilotos cielos despejados en todo momento" . NASA. 21 de noviembre de 2004.
• Stephen Pope (junio de 2006). "La promesa de la visión sintética: convertir ideas en realidad (virtual)" (PDF) . AIN online .