Fundamentos de sistemas aéreos no tripulados

Esta asignatura es troncal. Se ha planteado un programa eminentemente técnico, pero sin introducir la complejidad matemática o conceptual que tendría en el caso de tratarse una materia para especialistas.

Su objetivo global es capacitar a los estudiantes para la selección, ajuste, y configuración de aeronaves comerciales de uso profesional, especialmente en lo que respecta al enlace radioeléctrico, el sistema de propulsión y a la selección de los componentes comerciales para la instrumentación de a bordo.

La memoria del título contempla para esta materia los siguientes contenidos:
UAS. Tipos. Configuraciones de multirrotores y de ala fija. El enlace radioeléctrico. Espectro electromagnético. Espectro radioeléctrico. Bandas y frecuencias para UAS. Antenas. Comunicaciones. Fraseología. Autopilotos. Estructura y componentes. Tipos de sistemas inerciales y sistemas de posicionamiento. Otros sensores. Estructura del control de vuelo. Sistemas de propulsión eléctricos. Motores eléctricos. Introducción al diseño de UAS con propulsión eléctrica. Dimensionamiento y simulación.Introducción al vuelo de UAS multirrotores y de ala fija. Pilotaje y vuelo autónomo.

Y los siguientes resultados de aprendizaje:

Adquirir conocimientos básicos para la formación operadores de UAS en aspectos relacionados con la aeronave.
Conocer el diseño y los sistemas básicos de UAS con propulsión eléctrica y su dimensionamiento.
Aprender las maniobras básicas de vuelo en sistemas multirrotores y ala fija.

Estos serán desarrollados de acuerdo con el siguiente:


Programa teórico (24 horas presenciales, 48 trabajo autónomo)

BLOQUE I: Introducción. Tipos de UAS. Análisis y seguridad del enlace radioeléctrico (10 HORAS)
1. Bandas de Frecuencia para el enlace radioeléctrico de mando, control, transmisión de vídeo y telemetría
2. Estaciones de control remoto
3. Tipos, selección y configuración de receptores
4. Estaciones de control remoto y receptores comerciales, especificaciones técnicas y criterios de selección
5. Tipo, instalación y características de las antenas
6. Radioenlaces de vídeo y telemetría

BLOQUE II: Configuración del autopiloto y sistemas auxiliares (6 HORAS)
1. Arquitectura y tipos de autopiloto
2. Configuración del autopiloto y sistemas auxiliares

BLOQUE III: Autonomía, gestión, selección y mantenimiento del sistema de almacenamiento de energía a bordo (6 HORAS)
1. Sistema de propulsión
2. Tipos de batería, ciclo de carga, almacenamiento y vida útil
3. Cálculo de la autonomía de un UAS en función de su carga de pago: casos prácticos
4. Corrección de la autonomía en función de altitud y temperatura ambiente

BLOQUE IV: Cámaras adaptadas a UAS: características, selección e instalación (2 HORAS)
1. Cámaras RGB
2. Cámaras térmicas y térmicas radiométricas
3. Cámaras duales
4. Sistemas integrados cámara-giroestabilizador
5. Índices de protección IP para cámaras, aeronaves y elementos auxiliares


Programa de prácticas (16 horas presenciales, 52 trabajo autónomo)
- Práctica 1: dimensionamiento de un vehículo multirrotor de 4 rotores mediante simulación.
- Práctica 2 (de campo): Práctica de vuelo con 2 equipos profesionales. Vuelo 1 de iniciación en modo GPS, ATTI y Sport (equipo de MTOW, peso máximo al despegue, menor de 5kg). Velocidad máxima de 76 km/h durante la práctica. Segundo vuelo con equipo de MTOW de 11,5 kg (clasificación en categoría dos MTOW entre 5 y 15 kg). Se realizará vuelo de inspección industrial en modo GPS. Se pilotará en modo (FPV) sin visión exterior. Se usarán gafas profesionales: sólo con visión desde la aeronave y sin referencias externas.

No existe bibliografía para los bloques técnicos que se han descrito, adaptada al uso de UAS. El material recomendado se encontrará disponible en el campus virtual de la Universidad de Santiago ó google docs y es el resultado del trabajo realizado por un grupo de profesores de diferentes aéreas de conocimiento de la Universidad de Oviedo. En concreto del Departamento de Ingeniería Eléctrica

Bibliografía básica
-La legislación vigente se encuentra en la web de la Agencia Estatal de Seguridad Aérea – Ministerio de Fomento. https://www.seguridadaerea.gob.es/es/ambitos/drones/normativa-europea-d…
-Handbook of Unmanned Aerial Vehicles, Kimon P. Valavanis, George J. Vachtsevanos, Springer. 2015. ISBN: 978-90-481-9707-1
Vergouw, Bas; Nagel, Huub; Bondt, Geert; Custers, Bart (2016), Custers, Bart (ed.), "Drone Technology: Types, Payloads, Applications, Frequency Spectrum Issues and Future Developments", The Future of Drone Use: Opportunities and Threats from Ethical and Legal Perspectives, Information Technology and Law Series, The Hague: T.M.C. Asser Press, pp. 21–45, doi:10.1007/978-94-6265-132-6_2, ISBN 978-94-6265-132-6

Bibliografía complementaria
-Practical Spread Spectrum Book IV Charles O. Phillips. 1993
-Permanent Magnet Brushless DC Motores Drives and Controls – Chang, liang Xia. 2012
-DIY Lithium Batteries: How to Build Your Own Battery – Mica Toll. 2017
-Introduction to Modern Photogrammetry – Edward M. Mihail. 2001

Dentro del cuadro de competencias que figura en la Memoria Verificada del Título, se trabajarán las siguientes:

Competencias básicas:
• CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de
ideas, a menudo en un contexto de investigación
• CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos
nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
• CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias generales:
• CG1 - Que los estudiantes adquieran conocimientos generales en ingeniería sistemas de aéreos no tripulados.
• CG3 - Que los estudiantes adquieran la capacidad para analizar las necesidades de una empresa en el ámbito de los sistemas aéreos
no tripulados y determinen la mejor solución tecnológica para la misma.
• CG4 - Que los estudiantes adquieran el conocimiento para desarrollar sistemas aéreos no tripulados y planificar operaciones
específicas, dependiendo de las necesidades existentes y aplicar las herramientas tecnológicas existentes.
• CG5 - Que los estudiantes sean capaces de aplicar, en el ámbito de los sistemas aéreos no tripulados, los principios y metodologías
de la investigación como son las búsquedas bibliográficas, la toma de

Competencias específicas:
• CE1 - Conocimiento acerca de los principales sistemas, de los instrumentos de abordo y de la estación de control de una aeronave
no tripulada, así como su influencia en la seguridad.

Competencias transversales:
• CT6 - Capacidad de trabajo en equipo.
• CT8 - Capacidad de análisis y síntesis.
• CT9 - Capacidad de razonamiento crítico y creatividad.

- Clases teóricas que podrán ser seguidas mediante Teams o similar. (CB6, CB7, CB10, CG1, CG3, CT8)
- Clases prácticas presenciales y realizadas mediante sistemas TIC y Teams. La práctica 2 se realizará presencialmente el resto de clases podrán ser seguidas mediante Teams o similar. La práctica 2 se realizará mediante viaje de prácticas a un aeródromo. (CG4, CG5, CE1,CT6 y CT9)
- Trabajos: el alumno deberá realizar un trabajo individual relacionado con los contenidos de la asignatura que será posteriormente evaluado. Se planteará de forma individual o en grupos reducidos dependiendo del número de personas matriculadas.
- Tutorías: el profesor estará disponible para la resolución de dudas sobre los contenidos teóricos y en la realización de los trabajos y prácticas. Disponible mediante correo electrónico, junto con los medios de comunicación que aporte el campus virtual de la Universidad de Santiago.

Los conocimientos y competencias adquiridos por los estudiantes se evaluarán de la siguiente forma:

- Breve examen de preguntas, presencialmente a través de equipos de microsoft o similares o a través del campus virtual, (20% de la calificación). Evaluación de competencias CB6, CB7, CB10, CG1, CG3, CT8
- Correcta realización de las prácticas. (75% de la nota). Evaluación de competencias CG4, CG5, CE1, CT6 y CT9
-Asistencia continuada y participación activa (5% de la calificación). Evaluación de competencias CT8

Ninguna calificación será conservada para el siguiente curso académico en el caso no alcanzar la puntuación mínima. La calificación mínima obtenida deberá ser mayor o igual a 5 puntos.
Los estudiantes que tengan concedida la dispensa de asistencia por la Comisión de Título según lo dispuesto en el Reglamento de asistencia a clase, deben tener en cuenta que para aprobar esta materia es obligatoria la realización del trabajo práctico programado en la Guía docente y la realización del examen.
El anterior procedimiento de evaluación será idéntico, tanto en la convocatoria ordinaria de junio como en la de julio

A continuación, se indica una estimación del tiempo que cada alumno debe dedicar a las diferentes actividades de aprendizaje (horas presenciales seguidas de las horas de trabajo personal):
- Clases teóricas: 24 h, 48 h.
- Clases prácticas:16 h, 52 h.
- Tutorías: 3 h, 4 h. Se ofrece tutoría presencial o telemática a necesidad del alumno de lunes a viernes,
- Actividades de evaluación 3 h.
Total: 46 h ; 104 h. = 150 horas de trabajo.

Visionado previo de vídeos relativos a los temas de estudio en el canal de YT del profesor: http://www.youtube.com/c/UASUOUniversidaddeOviedo
Se sugiere la suscripción al canal (exento de publicidad o remuneración alguna para su autor), puesto que en él se incluyen periódicamente resultados del análisis de nuevas aeronaves, nuevos productos, visitas a ferias nacionales e internacionales, proyectos de investigación y se amplían los contenidos expuestos en clase y disponibles en el campus virtual.
Los comentarios realizados por cualquier suscriptor en los vídeos disponibles serán respondidos en un plazo máximo de 24 h durante el periodo de impartición de la asignatura. Finalizada esta el tiempo habitual de respuesta es de unas 72 h.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo establecido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión das cualificacións” ” (artigo 16 da Resolución de 15/6/2011 da USC, DOG de 21/7/2011)".