Lingkungan tanpa GNSS: bagaimana drone mengetahui posisinya ketika satelit menghilang

Di luar ruangan, drone memakai GNSS (GPS, QZSS, Galileo, dan lainnya) untuk mengetahui posisinya hingga ketelitian desimeter atau meter, dan untuk mempertahankan posisi di tengah angin. Ketika beton atau baja menghalangi langit, satelit yang terlihat menjadi lebih sedikit, dan sinyal yang memantul dari dinding (multipath) membuat posisi meloncat. Di dalam ruang dan di bawah tanah, sinyal itu memang tidak pernah tiba.

Alih-alih GNSS, pesawat mengamati sekeliling dengan sensor di badan pesawat dan mengintegrasikan gerakannya sendiri. Dua pendekatan utamanya adalah odometri visual-inersial (VIO), yang memadukan kamera dengan unit pengukuran inersia (IMU), dan LiDAR SLAM, yang mengukur bentuk sekeliling dengan pengukuran jarak laser. SLAM memperkirakan posisi sekaligus membangun peta, dan dapat memperbaiki kesalahan yang menumpuk ketika kembali ke tempat yang sama (penutupan loop).

Ketiadaan GNSS ada di jantung inspeksi: di bawah jembatan, di dalam terowongan, di galeri dan bangunan pengeluaran bendungan, saluran air limbah, terowongan utilitas, di dalam cerobong dan ketel, tangki penyimpanan, tangki balas kapal, dan lorong tambang. Makin berbahaya suatu tempat bagi manusia, makin sedikit langit yang biasanya ada di sana.

• Perkirakan penerimaan sinyal sebelum masuk: periksa pada gambar seberapa banyak langit yang terlihat, lalu bagi rencana terbang menjadi segmen yang mengandalkan GNSS dan segmen tanpa GNSS.
• Sesuaikan penentuan posisi dengan pekerjaan: pesawat berbasis visual yang dapat menghindari rintangan sendiri di bawah jembatan; LiDAR SLAM ditambah pencahayaan di dalam ruang gelap yang tertutup; penanda atau UWB untuk rute tetap yang berulang.
• Pertahankan keterampilan manual: latih pilot agar dapat keluar dengan aman pada mode sikap (tanpa penahan posisi) ketika penentuan posisi otomatis gagal.
• Rencanakan kehilangan tautan: radio juga kesulitan di bawah tanah dan di dalam kotak logam. Tentukan terlebih dahulu relai, tali tambat, serta apa yang dilakukan pesawat saat tautan hilang (melayang atau kembali menyusuri jalur).
• Catat metode penentuan posisi: citra yang diberi geotag oleh GNSS dan citra yang diposisikan dengan SLAM memiliki akurasi yang berbeda. Simpan keterangan itu bagi siapa pun yang membandingkan nanti.

Di banyak negara, penerbangan di dalam ruang dan di bawah tanah berada di luar aturan penerbangan atau diatur secara berbeda; di Jepang, penerbangan di dalam ruang berada di luar aturan penerbangan, dan ruang yang bagian dalamnya jelas terpisah dari luar tetap dihitung sebagai dalam ruang meskipun pintu masuknya terbuka (misalnya bagian dalam terowongan atau jalan bawah tanah). Itu bukan berarti segalanya boleh. Saluran air limbah dan tangki mengandung bahaya kekurangan oksigen dan gas beracun yang diatur hukum keselamatan kerja, dan pabrik memiliki klasifikasi area berbahaya (ledakan). Periksa prosedur penerbangan dan prosedur keselamatan lokasi secara terpisah.

Terkait: kekurangan oksigen & gas beracun, atmosfer mudah meledak, ruang terbatas, regulasi dunia.

• Air, cermin, dan kaca: kamera dan LiDAR salah menilai jarak karena pantulan dan transmisi.
• Debu pekat, uap, dan asap: kamera menjadi buta dan berkas LiDAR berhamburan; navigasi berbasis radar masih aktif diteliti.
• Pipa panjang tanpa ciri: degenerasi geometri. Perjalanan otonom pulang-pergi sepanjang beberapa kilometer saluran air limbah sebagian besar masih pada tahap penelitian.
• Akurasi yang dijamin: galat SLAM bertambah seiring jarak, dan industri belum memiliki cara baku untuk menyatakan “akurat hingga N cm” pada catatan inspeksi.

Setiap struktur memiliki “peta inspeksi”. Saat masuk, drone mencocokkan sensornya dengan peta itu dan mengetahui posisinya, kembali ke titik pandang sebelumnya dalam hitungan sentimeter, lalu memotret dari sudut yang sama. Keterlihatan satelit tidak lagi membentuk rencana inspeksi; bagian bawah jembatan dan bagian dalam pipa menjadi rute patroli rutin, sama seperti langit terbuka. Itulah pandangan redaksi.