La Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA) ha adjudicado al consorcio liderado por Bureau Veritas junto a Ineco, IATA y FRACS, un contrato dentro del proyecto de cooperación internacional ARISE Plus (2018 -2022), financiado por la Unión Europea. Ineco participará como experta líder en drones con la definición, implementación y seguimiento de planes de trabajo anuales, orientación estratégica, talleres formativos, seminarios, etc.

ARISE Plus (Apoyo de Integración Regional de la Unión Europea) es la segunda edición de un programa de apoyo técnico de la UE que tiene como objetivo fortalecer las relaciones comerciales con los países de la ASEAN, la Asociación de Naciones del Sudeste Asiático (Brunei, Camboya, Indonesia, Laos, Malasia, Myanmar, Filipinas, Singapur, Tailandia y Vietnam).

Ineco lleva años utilizando drones y trabajando en el desarrollo de aplicaciones avanzadas, como la calibración de radioayudas o la inspección remota de líneas férreas y estructuras. Por otro lado, participa en proyectos de I+D+i europeos como TERRA (tecnologías en tierra), IMPETUS (servicios de información) o DOMUS (demostraciones de vuelo), y, actualmente, en AMU-LED, que estudiará hasta 2023 el uso seguro de drones en entornos urbanos. Asimismo, la compañía forma parte del grupo de trabajo de EUROCAE WG-115, que, junto con su equivalente norteamericano RTCA SC-238, se centra en la definición de requisitos técnicos para sistemas de detección y neutralización de drones.

SISTEMA DE CALIBRACIÓN DE RADIOAYUDAS CON DRONES: A la altura de las expectativas

Ineco, en un proyecto de innovación interno, ha desarrollado y probado con éxito un sistema de calibración de radioayudas con drones más barato, maniobrable y accesible que los sistemas actuales, sin perder precisión en los resultados. Tras tres campañas de pruebas y más de 60 horas de vuelos, el sistema ha demostrado estar a la altura de las expectativas.

Víctor M. Gordo, ingeniero aeronáutico
Iván Beneyto, ingeniero de telecomunicación

Las radioayudas (VOR, ILS, DME) son equipos de tierra que se comunican con las aeronaves en vuelo mediante señales de radio, haciendo posible que la navegación aérea sea segura, proporcionando las señales de posicionamiento y guiado necesarias para mantener a las aeronaves convenientemente separadas del terreno y obstáculos. Para garantizar que el funcionamiento de los equipos sea óptimo, deben calibrarse periódicamente parámetros relativos a la calidad de señal que emiten, como la potencia, modulaciones, retardos de respuesta, etc., para lo que, actualmente, se emplean aeronaves con pilotos y personal técnico especializado.

Existen varias limitaciones en la utilización de estos vuelos tripulados que no se presentan con el uso de drones, o RPAS (Remotely Piloted Aircraft System, Aeronaves Tripuladas por Control Remoto). Por un lado, sus costes son elevados y su disponibilidad escasa debido a que existen pocas aeronaves de este tipo. Esto ocasiona que tengan mucha carga de trabajo y que solo puedan verificar los equipos cada cierto tiempo, siendo lo habitual una calibración por año y radioayuda. Por otro lado, su maniobrabilidad en el aire es reducida y su presencia impacta en el tráfico aéreo, lo que dificulta la realización de ciertas comprobaciones.

CAMPAÑAS DE PRUEBAS. Para comprobar la eficacia del sistema, se han llevado a cabo varias campañas de pruebas en los aeropuertos de Logroño-Agoncillo y de Vigo, así como en varias instalaciones de navegación aérea en el entorno de Madrid. / FOTO_INECO

 Aunque hoy en día no es posible sustituir por completo los vuelos tripulados, ya que la autonomía de los RPAS es limitada y no existe una integración con la aviación convencional, esta tecnología se encuentra preparada para entrar en funcionamiento como un servicio de apoyo al mantenimiento que permita comprobaciones puntuales y un mayor espaciado entre vuelos de calibración.

A lo largo de estos últimos años, Ineco ha creado un sistema propio de calibración de radioayudas con estos vehículos no tripulados. El sistema consta de varios equipos embarcados (para que el dron pueda analizar la señal de radio de la radioayuda y enviar los datos) y en tierra (estación receptora), además del software de análisis y representación desarrollado.

La plataforma utilizada es un octocóptero coaxial con sistema de autopiloto Pixhawk 2.1 Cube, 30 minutos de autonomía y capacidad para llevar una carga de pago de hasta 2 kg, equipado con sistema de Navegación GPS+Galileo+GLONASS y EGNOS, además de posicionamiento RTK (Real Time Kinematic). Los sistemas que lleva embarcados incluyen antenas, una SDR, o radio definida por software, y una  microcomputadora que analiza la señal RF digitalizada para calcular los parámetros relevantes de la radioayuda. El sistema en tierra está compuesto por dos elementos: una base RTK que corrige la posición del dron con un error de centímetros, y una estación de control que gestiona todos los componentes del sistema.

En la imagen, Iván Beneyto, Ignacio Díaz de Liaño y Víctor Gordo. / FOTO_INECO

El envío de datos en tiempo real se realiza mediante un bróker MQTT (Message Queue Telemetry Transport) instalado en los servidores de Ineco. Este bróker difunde los mensajes entre los clientes mediante un mecanismo de publicador/ suscriptor con unas latencias inferiores a los dos segundos. La visualización de estos datos, así como su almacenamiento, corren a cargo de una consola de resultados desarrollada en NavTools, el paquete de herramientas de navegación aérea de Ineco. Esta consola permite ver en tiempo real los registros obtenidos por el equipo a bordo del dron, y presentar cómo evolucionan a lo largo de la trayectoria volada los parámetros que definen el correcto funcionamiento de la radioayuda, como pueden ser la diferencia de profundidad de las modulaciones, la potencia, el error de alineación, la estructura de la señal, etc. Asimismo, la consola permite guardar los datos recibidos y presentar y analizar la trayectoria volada y los datos obtenidos.

Para comprobar la eficacia del sistema, se han llevado a cabo varias campañas de pruebas en los aeropuertos de Logroño-Agoncillo y de Vigo, así como en varias instalaciones de navegación en el entorno de Madrid (Perales de Tajuña, Navas del Rey, Castejón y Villatobas), donde se realizaron verificaciones de distintos tipos de ayudas, ILS (Instrument Landing System) y DVOR (Doppler Very-High-Frequency Omnidirectional Range) mediante vuelos radiales, verticales, horizontales, órbitas y aproximaciones en función del tipo de radioayuda.

Visualización de resultados junto a la posición del RPAS (en 3D) en tiempo real, en la herramienta desarrollada por Ineco. / IMAGEN_INECO

El sistema ha permitido registrar los parámetros característicos de estas radioayudas, verificando que se encontraban dentro de los rangos establecidos por OACI durante más del 95% del tiempo, cumpliendo así con la normativa actual. Además, los resultados obtenidos se compararon con los registrados por una aeronave de calibración convencional, presentando una elevada correlación, con lo que se corroboró el correcto funcionamiento del sistema; también se hicieron pruebas de laboratorio, con un generador de señales, verificando que el sistema permite medir con un error inferior al 1%.  Los hitos más importantes durante estas pruebas se resumen a continuación:

• 3 campañas de pruebas en entorno aeroportuario.
• 0 incidentes con ATC.
• Más de 10 verificaciones de DVOR.
• Más de 10 verificaciones de ILS (LLZ y GP).
• Más de 60 horas de vuelo acumuladas.
• >95% del tiempo dentro de límites OACI.
• Verificaciones de hasta 20 minutos.
• Aproximaciones de hasta 2 km de longitud.
• Vuelos de hasta 120 metros de altura.
• Error de posicionamiento <1 metro.
• Latencias en tiempo real <2 segundos.

VALIDACIÓN DE RESULTADOS. La comparativa de resultados de calibración de radioayudas con dron (azul) reveló una elevada correlación con los de una aeronave convencional (amarillo), lo que corrobora el correcto funcionamiento del sistema. / FUENTE_INECO

Un repaso a la realidad de los drones hostiles

Julia Sánchez, especialista UAS, EUROCONTROL

Los sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS/drones) han generado un mercado que se encuentra en una rápida y significativa expansión. Lo que empezó como un negocio exclusivamente centrado en el ámbito militar, ha encontrado numerosas aplicaciones en el sector civil tanto público como privado, y genera empleos y beneficios económicos. Sin embargo, los drones también pueden ser peligrosos, y se han convertido en una herramienta atractiva para terroristas y delincuentes. 

Un fenómeno creciente es el número de incidentes en el entorno de instalaciones aeroportuarias, que conllevan peligro de colisiones e interrupción de las operaciones (como los incidentes de Barajas, en febrero de 2020, o de Gatwick, en diciembre de 2018), ataques a infraestructuras críticas y sensibles (edificios gubernamentales, centrales nucleares, etc.), e incluso a personas en tierra.

Como consecuencia de esto, los drones se han convertido en herramientas de doble filo. La amenaza potencial que suponen para la seguridad, la protección y la privacidad ha llevado al desarrollo del Counter UAS (C-UAS), o sistemas antidrón para contrarrestar cualquier incursión en el espacio aéreo controlado y no controlado. 

Por su parte, la Comisión Europea se ha comprometido a apoyar a los estados miembros en mitigar las amenazas que suponen los UAS no colaborativos. En consonancia con el Plan de Acción de la UE de apoyo a la protección de los espacios públicos, la unidad de lucha contra el terrorismo de la Comisión ha creado dos grupos de interés: Protección de los Espacios Públicos (PPS) y Sistemas Antidrón (C-UAS). 

El plan de acción antidrón de EASA, la Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea, fue incluido en el Plan Europeo de Seguridad Aérea (EPAS), en 2021. Su objetivo es formar y concienciar a los operadores y pilotos de drones para evitar el uso indebido en el entorno aeroportuario; preparar a los aeropuertos contra las incursiones y asesorarlos para que tomen las medidas necesarias para garantizar la seguridad (safety y security) tanto en aire como en tierra; fomentar la notificación adecuada de los incidentes y apoyar la evaluación del riesgo para las aeronaves tripuladas. Asimismo, EASA publicó en 2020 el manual Gestión de incidentes de drones en aeródromos para ayudar a los operadores y a las autoridades nacionales a gestionar incidentes con drones, si bien solo una de sus tres partes se ha hecho pública.

La Comisión Europea se ha comprometido a apoyar a los Estados miembros en mitigar las amenazas que suponen los UAS no colaborativos. EUROCAE ha creado el Grupo de Trabajo WG 115 para desarrollar normas de implemen-tación de los sistemas antidrón en aeropuertos, en el que participa Ineco

Paralelamente, se plantea la necesidad de elegir la tecnología antidrón más adecuada en función del escenario de la amenaza. EUROCAE, organismo europeo de estandarización para la aviación, ha creado el Grupo de Trabajo WG (Work Group) 115 para desarrollar normas para la implementación segura y armonizada de los sistemas contra-UAS en los aeropuertos y ANSP. Las normas deben describir el rendimiento del sistema (por ejemplo, el nivel mínimo de detección requerido), la interoperabilidad y las interfaces con las partes interesadas. Junto con su equivalente norteamericano,  el Grupo publicó en 2021 su primer documento, Definición de servicios operativos y entorno antidrón en el espacio aéreo controlado para establecer la capacidad general que debe tener un sistema antidrón, incluyendo la detección de UAS no autorizados. Eurocontrol está muy involucrada en el Grupo de Trabajo, especialmente en los que se refiere a requisitos de seguridad, rendimiento e interoperabilidad, que se espera publicar a finales de 2022.

Eurocontrol proporciona servicios clave y contribuye con expertos en proyectos de investigación de C-UAS en las Direcciones Generales de la Comisión Europea de Interior y de Transportes (DG Home y DG Move); la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA), la Organización Europea de Aviación Civil (EUROCAE), el Grupo de Trabajo 115, o las asociaciones internacionales de transporte aéreo (IATA) y de aeropuertos (ACI).

Además, hay que tener en cuenta que existen algunas limitaciones a las tecnologías antidrón en el contexto de la aviación, ya que pueden interferir con otros sistemas existentes. Por lo tanto, debe garantizarse su interoperabilidad con otros sistemas aeroportuarios, como las radioayudas y el control de tráfico aéreo, para permitir el intercambio de información necesario para garantizar la seguridad de las operaciones. Por último, cualquier solución técnica antidrón debe complementarse con medidas de procedimiento y protocolos claros que dependan del nivel de amenaza que presente el UAS delictivo. El sistema también debe ser capaz de distinguir entre drones autorizados y no autorizados. Continuamente, surgen diversas soluciones y tecnologías antidron, la selección de las más adecuadas dependerá de las características y particularidades del entorno. Las acciones en respuesta a un UAS ilegal, como las tecnologías de mitigación y neutralización, conllevan importantes riesgos, y su despliegue dependerá totalmente de la legislación nacional de cada país. A nivel internacional, el Tribunal de la Haya especifica que estas contramedidas nunca deben implicar el uso de la fuerza. 

Las iniciativas para mejorar la capacidad de respuesta antidrón incluyen el desarrollo de un registro o base de datos oficial que permita clasificar rápidamente un dron como amenaza, y la elaboración de un catálogo de buenas prácticas a la hora de emplear los C-UAS para saber qué tecnología sería más adecuada y cómo utilizarla, con una descripción clara de la cadena de mando que debe seguirse y el asesoramiento jurídico que podría ser necesario en función del tipo de amenaza.

Sistemas contradrón para proteger la seguridad ciudadana

Enrique Belda, subdirector general de Sistemas de Información y Comunicaciones para la Seguridad y director del CETSE
José Cebrián, inspector jefe del Área I+D+i y director de la Oficina SIRDEE
Manuel Izquierdo, director del Proyecto SIGLO-CD

El crecimiento tecnológico en materia de drones, la gran cantidad de modelos comerciales y sus múltiples aplicaciones, junto con la reducción de costes de compra y mantenimiento y la facilidad de pilotaje y el desarrollo legislativo, hacen que cada vez más organismos públicos y privados, particulares y empresas utilicen este tipo de aeronaves. Por este motivo, las Fuerzas y Cuerpos de Seguridad (FFCCS) han de estar preparados en dos aspectos: como usuarios, incluyendo los servicios de emergencias, y como garantes de la seguridad, tanto evitando su uso imprudente o el incumplimiento de las normas de fabricación, venta y utilización (safety), como impidiendo su uso delictivo, en el caso más grave, por atentados terroristas (security).

Desde el Ministerio del Interior, y más concretamente desde la Secretaría de Estado de Seguridad, se viene trabajando desde dos perspectivas: la legal, incluyendo colaboraciones, protocolos de actuación y convenios con otros organismos, y la tecnológica, buscando y aplicando las mejores soluciones existentes tanto para el control de flotas como para evitar, y, en su caso, neutralizar, su uso malintencionado.

El Centro Tecnológico de Seguridad (CETSE) constituye la sede de la Subdirección General de Sistemas de Información y Comunicaciones para la Seguridad (SGSICS). El Área de I+D+i de la Subdirección está formada por dos departamentos: I+D+i, Proyectos Europeos y CoU (Comunidad de Usuarios), y Drones y Contradrones, Dirección de SIGLO-CD (Sistema Global Contradrones).

Enrique Belda, subdirector general de Sistemas de Información y Comunicaciones para la Seguridad y director del CETSE, define el centro como “fábrica de soluciones tecnológicas”, entre ellas, el Sistema Global Contradrones (SIGLO-CD). / FOTO_MINISTERIO DEL INTERIOR

En 2016, se creó un grupo de trabajo en la Secretaría de Estado de Seguridad centrado en la búsqueda de soluciones al uso malintencionado de este tipo de aeronaves. Tras analizar el mercado, se concluyó que no existen soluciones globales para dar respuesta a todas las situaciones –la mayoría aisladas–, que hay muchos escenarios con características muy diferentes, que hay falta de regulación legislativa en sistemas contradrones y que estos sistemas pueden causar posibles daños colaterales. Desde el inicio se definieron las siguientes fases para hacer frente a una posible amenaza:

• Detección: se detecta algo extraño, inicialmente no se puede saber si se trata de un dron, a dónde se dirige, las intenciones que tiene, etc.
• Identificación: discernir si realmente se trata de un dron y obtener el mayor número de datos posibles del mismo, incluyendo la posición del piloto.
• Seguimiento: dará indicios de a dónde se dirige y posibles intenciones.
• Neutralización: en caso necesario.
• Inteligencia: todas estas fases han de disponer de una cierta inteligencia que ayuden al operador a tomar decisiones en tiempo real.

La Secretaría de Estado de Seguridad (SES) dispuso en 2019 el diseño y la implementación de una plataforma tecnológica de protección ante hechos presuntamente ilícitos (vuelos imprudentes o con intención ilegal), así como intrusiones en la privacidad personal, uso por crimen organizado y, en los casos más graves, posibles acciones terroristas. La Subdirección General de Sistemas de Información y Comunicaciones para la Seguridad (SGSICS), fue la encargada de poner en marcha el llamado Sistema Global Contradrones (SIGLO-CD). 

La Secretaría de Estado de Seguridad (SES) dispuso en 2019 el diseño y la implemen-tación de una plataforma tecnológica de protección ante hechos presuntamente ilícitos, así como intrusiones en la privacidad personal, uso por crimen organizado y posibles acciones terroristas

El 11 de julio de 2019, la Secretaria de Estado de Seguridad firmó la resolución por la que se declaraba de emergencia la contratación del servicio de un sistema global. Así se inició la Fase 0, con el objetivo de detectar, identificar y seguir drones comerciales en el área metropolitana de Madrid y, en su caso, neutralizar posibles amenazas a instituciones del Estado situadas en la capital, como la Casa Real, la Presidencia del Gobierno, el Congreso y el Senado, entre otras. Desde su origen, el sistema está concebido de forma integral, y tiene que estar en permanente evolución para adaptarse a las constantes innovaciones tecnológicas, y lograr así mejorar la detección, identificación, seguimiento y neutralización de la mayoría de los drones con independencia de la tecnología que utilicen. 

La arquitectura cliente-servidor se articula en torno a un servidor central (Sede Central), sobre el que transmiten información los diferentes detectores a través de una red privada virtual (VPN), a través de la cual podrán activarse, caso de ser necesario, los equipos de neutralización. SIGLO-CD cuenta, además, con diferentes sedes o centros de control desde donde son monitorizados los vuelos de drones presuntamente no autorizados, cada una de las cuales tiene asignado un administrador. En las salas de control, los usuarios (avanzados o finales) pueden gestionar la información obtenida por los sistemas de detección que dan cobertura a las zonas de vigilancia asignadas, en función de las competencias asociadas a sus respectivos perfiles.

ILUSTRACIÓN_DRON SILENT FLYER, CORTESÍA: HTTP://FLYGILDI.COM

Tanto los detectores como los neutralizadores son considerados como los periféricos del servidor central alojado en el Centro Tecnológico de Seguridad (CETSE), al objeto de facilitar a sus diferentes usuarios, datos de detección, identificación, seguimiento y neutralización de drones en tiempo real. Igualmente, se almacena la información y se administran las comunicaciones.

Los sistemas de detección seleccionados inicialmente son pasivos, ya que el entorno en que se desplegaron es urbano. Obtienen datos de marca, modelo, número de serie o seguimiento de los drones comerciales más extendidos del mercado. Su radio de cobertura es superior a 15 kilómetros por antena, con lo que con unos pocos sensores se pueden cubrir amplias zonas.

La actividad del sector no hace más que aumentar: en 2020, se detectaron más de 7.500 vuelos de drones sobre el casco urbano de Madrid, de los que casi el 95% eran de la marca DJI. En 2021, la cifra ha aumentado hasta superar los 12.000 vuelos

A lo largo de los próximos tres años (2022-2024), está programada la extensión del sistema global a la mayoría del territorio nacional, para gestionar de forma coordinada las diferentes alarmas. Igualmente, permitirá el cumplimiento de las normas respecto al U-Space. Asimismo, se está colaborando con otras instituciones, como, por ejemplo, la Liga Nacional de Fútbol Profesional, con la que se ha firmado un convenio para la instalación de sistemas de detección y neutralización de sistemas contradrón en estadios deportivos. 

Y la actividad del sector no hace más que aumentar: en 2020, se detectaron más de 7.500 vuelos de drones sobre el casco urbano de Madrid, de los que casi el 95% eran de la marca DJI. En 2021, la cifra ha aumentado hasta superar los 12.000 vuelos.

Los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS, por sus siglas en inglés) son de gran utilidad para multitud de sectores, incluido el transporte. En 2016, Europa declaró los servicios iniciales de su propio sistema, Galileo, que supone un enorme avance en cuanto a prestaciones, calidad y diversidad de servicio, además de ofrecer independencia y soberanía a los usuarios.

A diferencia del GPS estadounidense, el GLONASS ruso o el BeiDou chino –con los que, por otro lado, es interoperable–, el sistema europeo Galileo es el primero de la historia diseñado específicamente para uso civil, para diferentes grupos de usuarios y distintos servicios (abierto, de alta precisión, autenticado, gubernamental, emergencias/búsqueda y rescate, etc.). Pero, además, ofrece unas prestaciones sin precedentes en cuanto a precisión y calidad de las señales.

Proyectos europeos como RailGAP, en el que participa Ineco junto con Adif y CEDEX, dan continuidad a investigaciones anteriores sobre el uso del posicionamiento GNSS. / FOTO_MITMA

En el ámbito ferroviario, las aplicaciones basadas en GNSS sirven, por una parte, para optimizar la logística, mejorar la gestión del material rodante y remolcado, ofrecer servicios de información al viajero, etc.; y por otra, aumentar la seguridad y el control con un coste bajo, al poder sustituir las balizas físicas de ERTMS (Sistema Europeo de Señalización Ferroviaria) por balizas virtuales. Así, el uso del posicionamiento por satélite con ERTMS permitirá reducir costes en el despliegue del sistema que la Comisión Europea está impulsando en los principales corredores del continente –labor que, precisamente, coordina Ineco (ver ITRANSPORTE 70)–, sobre todo en líneas regionales y de bajo tráfico.

De la baliza física a la virtual

La compañía, junto con Adif, el Administrador de Infraestructuras Ferroviarias español, y el CEDEX, el Centro de Experimentación de Obras Públicas del MITMA, y otros socios internacionales, ha participado en los últimos años en varios proyectos europeos de innovación dedicados a probar y caracterizar la tecnología de satélite en el ámbito ferroviario.

Las pruebas con trenes en un entorno real que hasta ahora se han realizado, como las del proyecto ERSAT GGC en 2019 (ver ITRANSPORTE 68), demuestran la idoneidad de Galileo frente al resto de sistemas. Sin embargo, la tecnología presenta aún inconvenientes técnicos que es preciso resolver antes de llegar al mercado en forma de soluciones comerciales. Así, la orografía de los trazados de algunas líneas y la presencia de elementos como túneles, pasos superiores, obstáculos naturales o áreas urbanas provocan zonas ‘oscuras’ en la transmisión de la señal GNSS, lo que limita el funcionamiento de las balizas virtuales. Además, existen otros problemas derivados de las interferencias intencionadas como el jamming o el spoofing. Aquí es donde la fusión con otras tecnologías y desarrollos de navegación pueden ayudar a resolver estos problemas.

El uso de GNSS para operaciones ferroviarias depende en gran medida de la configuración del entorno; de ahí la necesidad de clasificar e identificar los factores que contribuyen al funcionamiento en condiciones degradadas

El proyecto RAILGAP, (RAILway Ground truth and digital mAP), que arrancó a principios de 2021 y se prolongará hasta 2023, da continuidad a las investigaciones anteriores en este ámbito. Incluido en el programa Horizonte 2020, y gestionado por la EUSPA, Agencia de la Unión Europea para el Programa Espacial, está liderado por el gestor de infraestructuras italiano Rete Ferroviaria Italiana (RFI) y en él participan las empresas (Radiolabs, Hitachi Rail STS, RINA, Trenitalia, ASSTRA, Adif, CEDEX, Ineco, DLR, Université Gustave Eiffel y Unife).

Su objetivo es desarrollar soluciones innovadoras de alta precisión para la obtención del denominado ground truth y de los mapas digitales de las líneas ferroviarias, esenciales para obtener el posicionamiento de los trenes con fiabilidad y eficiencia. El ground truth proporcionará los datos de coordenadas geográficas del tren en función del tiempo, junto con variables dinámicas del mismo como la velocidad o la aceleración. Para ello, se recopilarán cantidades masivas de datos de trenes, tomadas con varios tipos de sensores, con lo que se pretende mejorar la exactitud del mapeo en las zonas ‘oscuras’, como áreas urbanas, con abundante vegetación, trincheras, etc.

Las soluciones propuestas se basan en la utilización de otros sensores como cámaras, sensores LIDAR o unidades inerciales junto con tecnologías de inteligencia artificial para mejorar el posicionamiento proporcionado por GNSS en las zonas ‘oscuras’. Los sensores inerciales son utilizados para detectar las fuerzas que actúan sobre el tren, lo que permite estimar su desplazamiento en el tiempo, y los sensores ópticos (cámaras y LIDAR), combinados con sistemas de inteligencia artificial, permiten calcular la posición del tren en relación a elementos clave situados en la vía, permitiendo posicionamientos centimétricos en condiciones óptimas.

Los 30 satélites (24 operativos y 6 de repuesto) con los que contará el sistema Galileo una vez se complete el despliegue, con servicios iniciales desde 2016, serán capaces de localizar receptores con un margen de error inferior a 1 metro. Además, es interoperable con el GPS norteamericano, el GLONASS ruso o el BeiDou chino.

RAILGAP contribuirá a la sostenibilidad del sistema ERTMS y los sistemas de mando y control para la modernización de las líneas regionales y locales, reduciendo así el consumo de energía.

Ineco participa en los ocho paquetes de trabajo del proyecto, y liderará el cálculo del ground truth basado en una solución de hibridación de sensores. También contribuye de forma significativa a la identificación y caracterización de los sensores ópticos necesarios para el proyecto, sobre todo cámaras y sensores LIDAR. Las actividades del paquete de trabajo 7, que tienen por objeto implementar el mapa digital, también se apoyarán en la experiencia de Ineco en el uso de inteligencia artificial aplicado a imágenes para la identificación de elementos clave, tal y como ya ha hecho para otros proyectos para Adif.

En esta línea de trabajo, Ineco desarrollará los algoritmos que permitan, haciendo uso de las imágenes captadas por las cámaras ópticas y estereoscópicas, reconocer los elementos relevantes de la vía y posicionarlos utilizando técnicas avanzadas de tratamiento de imágenes e Inteligencia Artificial.

Por su parte, Adif trabaja también en todos los paquetes del proyecto, además de movilizar un vehículo para las pruebas, como ya había hecho anteriormente en el proyecto ERSAT GGC. El Laboratorio de Interoperabilidad Ferroviaria del CEDEX (líder mundial en ERTMS, ver IT32 y 53) se centrará en la arquitectura de los equipos en el tren, la fase de recogida de datos y la integración en el laboratorio.

RAILGAP propone emplear cámaras, sensores LIDAR o unidades inerciales junto con tecnologías de inteligencia artificial para mejorar el posicionamiento GNSS en las zonas ‘oscuras’.

Proyectos anteriores

Anteriormente, tanto Ineco como Adif y el CEDEX, han participado en otros proyectos de investigación e innovación en aplicaciones ferroviarias GNSS, como ERSAT GGC (2017-2019), también enmarcado en el programa Horizonte 2020 (ver ITRANSPORTE 69), y GATE4RAIL (2018-2021), dentro de Shift2Rail, el programa sectorial de la Comisión Europea dedicado a la innovación dentro del sector ferroviario.

El objetivo del proyecto ERSAT GGC, en el que participaron 14 empresas de cinco países europeos, era estudiar la implantación de la tecnología de satélite en el sistema europeo de gestión del tráfico ferroviario ERTMS a través de balizas virtuales. Para ello, se definió una metodología y una serie de herramientas SW para clasificar una línea de cara a la implantación de balizas virtuales a lo largo de su recorrido.

Dentro del proyecto también se llevó a cabo una campaña de pruebas en tres países, Francia, Italia y España, donde se tomaron los datos de entrada que alimentaban a la herramienta de clasificación.

Por otra parte, en 2018 se inició GATE4RAIL, que buscaba avanzar en la virtualización de las pruebas del sistema ERTMS basado en posicionamiento mediante satélites. El consorcio que ha desarrollado el proyecto estaba integrado, además de por Ineco, por Radiolabs (líder, Italia), Rete Ferroviaria Italiana (RFI), Ifsttar (Francia), M3Systems (Bélgica), Unife (Bélgica), CEDEX (España), Bureau Veritas Italia (BVI), y Guide (Francia). La plataforma desarrollada estaba formada por tres bloques: GNSS, tren y vía, y el reto consistió en ejecutar una simulación con módulos de cada bloque ubicados en distintos países. En este proyecto, concluido en 2021, la labor de Ineco se centró en la arquitectura de sistema y la definición de los escenarios, además de proporcionar los datos de obstáculos por medio de la herramienta GNSS4RAIL.

Retos del uso de GNSS en el sector ferroviario

¿EL TREN DEL FUTURO? Tren robot autónomo para transporte de mineral de la multinacional Rio Tinto en Pilbara, al oeste de Australia. / FOTO_RIO TINTO

El uso de GNSS supone para el sector ferroviario retos transversales y otros de índole técnica. Las aplicaciones relacionadas con la protección, la ciberseguridad, la normativa legislativa y reglamentaria, la estandarización o la agilidad en los procesos de implementación, corresponden al primer grupo. Con el segundo están relacionadas aquellas otras tales como el tratamiento de las interferencias, el efecto multipath, la integridad de la señal de satélite, la resolución de las zonas ‘oscuras’ para la comunicación, como los túneles y las montañas, las líneas de alta complejidad, con bifurcaciones y cruces, o la precisión en el reconocimiento de líneas paralelas y estaciones.

El futuro de GNSS en el ferrocarril tiene hitos reconocibles a corto, medio y largo plazo. Los más próximos son los avances en la localización del tren con la mayor precisión posible, lo cual permitirá aumentar la capacidad de las vías. Otro hito es el desarrollo de la baliza virtual basada en la transmisión continua de datos PVT y que redundará en un ahorro de costes. Por último, la detección de movimientos del material rodante mientras el equipo ETCS de a bordo está desconectado, lo que se conoce como cold movement detection (CMD).

A medio plazo, se sitúa el desarrollo del ERTMS nivel 3, cuya característica definitoria es el cantonamiento móvil y que tendrá el efecto de gestionar la capacidad de las líneas en términos mucho más elevados que los actuales.

Y ya, a largo plazo, se sitúa el objetivo del tren autónomo, aunque ya hay algunas iniciativas en este campo, como la Rio Tinto Driverless Cargo Line, en Australia. Así, esta línea sin conductor conocida como ‘tren robot’ cuenta con 1.700 kilómetros de vías y 220 locomotoras monitorizadas, y registra un tráfico de datos de 12 GB/día y una lógica de detección de trenes automática basada en ERTMS nivel 2. Con esta arquitectura, la multinacional minera Rio Tinto ha desarrollado modelos predictivos para detectar posibles fallos en operaciones próximas y recomienda acciones de mantenimiento cuya aprobación final está en manos del personal técnico, como es lógico.

Ineco ha participado en una prueba de conducción asistida con tecnología 5G en el túnel del Cereixal de la A-6, en Lugo. La demostración, que tuvo lugar en mayo, forma parte del proyecto Piloto 5G Galicia impulsado por el Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital, en el  que también intervienen Telefónica, Nokia, Stellantis, CTAG y SICE.

Durante la prueba, el vehículo ha recibido información del túnel “inteligente”, previamente equipado con sensores 5G que transmiten datos e imágenes en tiempo real: avisos de accidente, congestión, circulación lenta, condiciones meteorológicas en el exterior, etc. Ineco ha desarrollado el sistema que integra y presenta la información al conductor.

El Banco Interamericano de Desarrollo (BID) ha contratado a Ineco mediante licitación pública para implantar la metodología BIM (Building Information Modeling) en proyectos de construcción en Latinoamérica y el Caribe. Se trata del segundo contrato BIM de la compañía en la región en los últimos meses, tras el logrado recientemente para impartir un curso de capacitación a expertos de otra entidad financiera multilateral, CAF (ver ITRANSPORTE 71).

El objetivo de la consultoría es generar una metodología que permita medir impactos y resultados económicos, de desempeño y de gestión de la implementación de BIM en proyectos del sector de la construcción. El contrato tiene un plazo de ejecución de cinco meses e incluye la realización de tres proyectos piloto.

En la actualidad, controladores y pilotos necesitan recibir y enviar información exacta y fiable para poder operar con seguridad. Para ello, se utilizan los sistemas de comunicaciones, navegación y vigilancia, o sistemas CNS. Estos equipos funcionan transmitiendo y recibiendo unas señales de radiofrecuencia, adecuadamente moduladas, que se propagan por onda espacial, es decir, por línea de vista directa entre transmisor y receptor, con objeto de facilitar la posición de las aeronaves y guiar o dirigir su movimiento de un punto a otro de una manera segura, fluida y eficiente. La información que suministran estos sistemas es, por tanto, fundamental para diseñar los procedimientos de vuelo, que establecen la trayectoria que deben seguir las aeronaves para no colisionar entre sí ni con ningún elemento del entorno.

Sin embargo, la presencia de obstáculos en el terreno próximo a estos equipos puede producir desvanecimientos o amplificaciones en las señales y, en general, solapamientos y distorsiones en la información transmitida. En las últimas décadas, estos efectos se están viendo fuertemente aumentados, ya que se está produciendo un creciente desarrollo urbanístico e industrial en los entornos aeroportuarios, lo que está dando lugar a la aparición de fuertes densidades de obstáculos en las proximidades de los sistemas CNS.

Al automatizarse la introducción de datos, se ahorra tiempo, se mejora la eficiencia y se reduce la posibilidad de errores humanos

Los estudios de simulaciones radioeléctricas analizan las perturbaciones que pueden causar los obstáculos físicos en las transmisiones de ondas de radio. Sus análisis son vitales para la navegación aérea actual, pues permiten identificar cuáles son realmente incompatibles con el correcto funcionamiento y/o las prestaciones de los sistemas, asegurando el buen desarrollo de las operaciones de despegue, ruta y aterrizaje de las aeronaves. Ineco cuenta con una larga lista de actuaciones tanto nacionales como internacionales en el ámbito de las simulaciones radioeléctricas CNS, con más de tres millares de estudios realizados.

En este contexto surge la principal motivación de este proyecto de innovación desarrollado en 2020. Los especialistas de ingeniería necesitan disponer de herramientas software que permitan evaluar el impacto de los obstáculos y el terreno en las prestaciones de estos sistemas de manera cuantitativa y lo más fidedigna posible con la realidad, permitiendo, con ello, evaluar aspectos clave a la hora de realizar el diseño de los procedimientos de vuelo, tales como la cobertura y la calidad de las señales de los equipos CNS.

En particular, para evaluar la afección en sistemas pulsados, Ineco desarrolló la herramienta Impulse (integrada actualmente en Navtools), que, como un primer acercamiento a esta problemática, era capaz de llevar a cabo un análisis cualitativo de afecciones en radares de vigilancia primarios y secundarios, y de equipos DME.

En el nuevo proyecto de innovación desarrollado en Ineco, con una versión final desde el primer trimestre de 2021, se ha dado un gran paso hacia adelante sustituyendo los estudios cualitativos iniciales por estudios cuantitativos en los que se modelan las señales reales emitidas por equipos y aeronaves para los radares de vigilancia primarios y secundarios y para los equipos DME (equipos medidores de distancia). De este modo, considerando los diagramas de radiación reales, codificando y decodificando los pulsos y considerando los efectos de multipath provocados por el terreno y los obstáculos del entorno, es posible llevar a cabo estudios mucho más precisos y detallados que los realizados hasta el momento (análisis únicamente cualitativos). Además, en el caso de las estaciones DME también se han incorporado nuevas funcionalidades como el cálculo del error en distancia cometido, pérdidas de potencia, desacoples del sistema, etc. La puesta en servicio de todas estas nuevas funcionalidades permite abordar estudios que hasta ahora no podían acometerse de una forma analítica y se resolvían de forma cualitativa o mediante el juicio del experto. Asimismo, disponer de una herramienta tan potente en navegación aérea para el estudio de los sistemas pulsados posicionan fuertemente a Ineco tanto en el mercado nacional como en el internacional a la hora de realizar estudios de seguridad aeronáuticos, de impacto radioeléctrico o diseño de procedimientos.

Cuatro ciudades europeas, Santiago de Compostela en España, Cranfield en el Reino Unido, y Ámsterdam y Rotterdam en Países Bajos, serán los escenarios de pruebas con drones urbanos del proyecto AMU-LED, que forma parte del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, dentro de la iniciativa SESAR (Cielo Único Europeo).

Ineco forma parte del consorcio, liderado por Everis, de 16 empresas y entidades a cargo del proyecto, que arrancó en enero:  Airbus, AirHub, Altitude Angel, ANRA Technologies, Boeing Research & Technology-Europe, FADA-CATEC, Cranfield University, EHang, ENAIRE, Gemeente Amsterdam, ITG, Jeppesen, NLR, Space53 y Tecnalia.

Durante los próximos dos años se llevarán a cabo más de 100 horas de vuelo con distintos tipos de drones, escenarios y aplicaciones:  taxi aéreo, transporte de carga, entrega de bienes y equipos médicos, inspección de infraestructuras, vigilancia policial y apoyo a servicios de emergencias. Los resultados servirán para evaluar el impacto de los vehículos no tripulados en la movilidad urbana, así como para aportar información muy útil para las autoridades reguladoras.

Ineco sigue participando en el desarrollo y difusión de la metodología BIM (Building Information Modelling), de la que, a finales de enero, ha impartido un curso de capacitación por vía telemática a personal del Banco de Desarrollo de América Latina, CAF. El curso se ha centrado en la gestión de proyectos BIM en las administraciones públicas, y ha mostrado al medio centenar de participantes distintas experiencias de implantación en varios países de Latinoamérica, Europa y el resto del mundo.

Por otra parte, el grupo de trabajo que lidera Ineco desde 2019 junto con Grant Thornton en el conglomerado empresarial español de innovación Railway Innovation Hub, ha concluido la elaboración de la clasificación ferroviaria BIM. Se trata de un nuevo sistema que por primera vez estandariza y categoriza todos los elementos de los subsistemas ferroviarios para su inclusión en los modelos BIM.

Para contribuir a la innovación en el sector ferroviario, el resultado de esta colaboración es de dominio público. Además de Ineco y Grant Thornton,  también participan Abengoa-Inabensa, Actisa, Akka, Apogea, Ayesa, Azvi, Belgorail, Cemosa, Comsa, Dassault Systèmes, Enyse, FCC Construcción, Ferrovial, Ingeniería In Situ, Sdea Solutions, Sener, Siemens y Sistem, los centros tecnológicos Cetemet y Tecnalia, así como el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid. Casi 100 empresas participan en Railway Innovation Hub, dedicado a promover la innovación ferroviaria.

Un procedimiento de vuelo instrumental (FPD, Instrument Flight Procedure) establece las maniobras y la trayectoria que debe seguir una aeronave para entrar y salir de manera segura en los aeropuertos, evitando los obstáculos.

La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), que se encarga de promover la seguridad, eficiencia y economía del transporte aéreo internacional, considera los procedimientos de vuelo por instrumentos un componente esencial del sistema de aviación. Por ello es esencial que se diseñen cumpliendo estrictos requisitos de calidad, como los contenidos en el Manual de garantía de calidad para el diseño de procedimientos de vuelo. Por su parte, la Comisión Europea, en el marco del Cielo Único Europeo, ha publicado también una normativa específica, ADQ (Aeronautical Data Quality) que complementa y refuerza los requisitos definidos en el Anexo 15 de OACI.

Para cumplir con todas las exigencias de calidad que establece la normativa internacional, disponer de herramientas de software específicas permite automatizar el proceso de diseño y asegurar la exactitud, resolución e integridad de la información aeronáutica, de la que depende la navegación aérea. En este contexto se enmarca EOS, un nuevo producto software desarrollado íntegramente por Ineco como herramienta corporativa para el diseño de procedimientos de vuelo. Tras finalizar, en diciembre de 2019, la fase de desarrollo y validación interna, EOS está lista para su puesta en producción, tanto para procedimientos de vuelo basados en navegación de área (RNAV) como en navegación convencional.

¿Qué es EOS?

Para diseñar un procedimiento de vuelo instrumental se definen un conjunto de áreas y superficies asociadas a la derrota nominal de una aeronave, en las que se evalúan los obstáculos y la orografía existentes con un margen de franqueamiento de obstáculos (MOC, Minimum Obstacle Clearance) adecuado.

EOS realiza con fiabilidad y eficiencia esos cálculos geométricos espaciales, integrados con un GIS y una interfaz visual 3D. Además, la aplicación es capaz de evaluar si los obstáculos y elevaciones del terreno podrían afectar a la seguridad del vuelo de una aeronave que siguiese esa trayectoria nominal asociada. Estas trayectorias pueden ser las correspondientes a maniobras de salidas (SID), llegadas (STAR), aproximaciones (APP), rutas ATS y procedimientos de espera.

Es una aplicación de escritorio, desarrollada en Java dentro de la suite NavTools, creada también por Ineco, para la gestión y uso de modelos digitales del terreno (MDT), y compatible con otras herramientas propietarias para el estudio de servidumbres, afecciones radioeléctricas y de sistemas CNS en el entorno aeroportuario. Está apoyada por el GIS desarrollado por la NASA, (NASA WorldWind) con soporte de modelos digitales del terreno y de superficie con alta precisión para la recreación de cada escenario.

Ejemplo de aproximación convencional con un tramo de guiado según arco de una estación DME.

Desarrollo del proyecto

EOS ha sido desarrollada como un proyecto interno de innovación por un equipo multidisciplinar, integrado por ingenieros aeronáuticos, de telecomunicaciones e informáticos, con una amplia experiencia en diseño de IFP de más 10 años.

Muy a grandes rasgos, la navegación aérea, desde su origen, ha pasado de ser estrictamente visual a apoyarse en la tecnología, a medida que esta iba evolucionando y permitiendo la navegación por instrumentos. Ya entrado el siglo XXI, la multiplicación de especificaciones, sistemas y equipos, así como la creciente congestión del espacio aéreo, plantearon la necesidad de avanzar en la unificación de estándares.

Ayudas geométricas de apoyo a la construcción de las áreas de protección.

Así, la navegación por área o RNAV ha dado paso a un nuevo concepto promovido por OACI a partir de 2008: la PBN, o navegación basada en prestaciones, a diferencia de la navegación basada en sensores, es decir, equipos físicos –VOR, DME, ILS, NDB, etc.–. La PBN se ha ido extendiendo entre los proveedores de servicios de navegación aérea de todo el mundo para el desarrollo de nuevos procedimientos instrumentales, debido a que facilita su diseño y mejora el aprovechamiento de las capacidades de las aeronaves.

A medida que las especificaciones para el diseño de procedimientos de vuelo avanzaban con el concepto PBN, se denotaron carencias en la herramienta comercial que se utilizaba en Ineco. Así se inició el desarrollo de una nueva herramienta propia, EOS, que, además de aportar nuevas prestaciones, permitía agilizar la incorporación de cambios.

El proyecto se implementó y gestionó con la metodología de desarrollo de software implantada en Ineco, CMMI nivel 3. Cumple la especificación ADQ (Aeronautical Data Quality), que asegura la integridad y calidad de la información generada, al estar basada en el estándar AIXM 5.1.1 (modelo de intercambio de información aeronáutica, ver IT 70) exigido a nivel internacional.

El proyecto EOS desarrollado por Ineco ha resultado ganador de la V Edición de los Premios Innova de la compañía. EOS es un software único en el mercado, una herramienta integral y eficiente para el diseño de las trayectorias y procedimientos de vuelo que siguen los aviones para aterrizar y despegar de manera segura en los aeropuertos. Su desarrollo es fruto de la colaboración entre equipos de ingenieros aeronáuticos, informáticos y de telecomunicaciones.

Utiliza cálculos geométricos espaciales, integrados con un GIS desarrollado por la NASA y una interfaz visual 3D, para el cálculo de procedimientos de vuelo seguros. Se ajusta a la normativa de navegación aérea OACI y a su constante avance y actualización.

Los premios Innova de Ineco reconocen anualmente los proyectos internos por su contribución al desarrollo de nuevo conocimiento, fomentando las iniciativas innovadoras dentro de la compañía.