ES2358944A1 - Sistema aéreo de transmisión de video e imágenes via satélites en tiempo real. - Google Patents
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Abstract
Sistema aéreo de transmisión de vídeo e imágenes vía satélite en tiempo real, compuesto por dos partes principales;La parte embarcada (30) que posee sensores (1) y (2) de captación de vídeo e imágenes, un switch electrónico (3), varios codificadores (4), (5) y (6), un mini PC (10), una unidad de almacenamiento digital (9), un SAI (8), una batería (7) y un sistema de transmisión por satélite.La parte receptora (31), compuesta por un PC (17) con conexión a Internet (15) pudiendo estar situado en cualquier parte del mundo donde se recibirán los datos transmitidos de los sensores (1) y (2) situados en la parte embarcada (30).Teniendo especial aplicación en el sector aeronáutico donde debido a las circunstancias, sea necesario disponer de un sistema aéreo de transmisión de vídeo e imágenes vía satélite en tiempo real, sin limitación de cobertura y conectividad permanente como por ejemplo; en prevención y extinción de incendios, labores de vigilancia de fronteras, etc.
Description
Sistema aéreo de transmisión de vídeo e imágenes
vía satélite en tiempo real.
El objeto de la presente patente de invención es
presentar un nuevo sistema aéreo de transmisión de vídeo e imágenes
vía satélite en tiempo real, compuesto por dos partes principales:
la unidad embarcada en la aeronave y la unidad receptora.
La unidad embarcada posee sensores de captación
de vídeo e imágenes, un switch electrónico, varios codificadores, un
mini PC, una unidad de almacenamiento digital, un SAI, una batería y
un sistema de transmisión por satélite. El sistema es completado por
la unidad receptora, la cual está compuesta por un computador con
conexión a Internet y puede estar situado en cualquier parte del
mundo donde se recibirán los datos transmitidos de los sensores
situados en la parte embarcada en la aeronave.
Dicho sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, también permite que los
sensores sean controlados de forma remota, liberando al piloto de
carga de trabajo.
Este nuevo sistema aéreo de transmisión de vídeo
e imágenes vía satélite en tiempo real está pensado especialmente
para aplicarlo al sector aeronáutico donde debido a las
circunstancias, sea necesario disponer de un sistema aéreo de
transmisión de vídeo e imágenes vía satélite en tiempo real, sin
limitación de cobertura y conectividad permanente como por ejemplo;
en prevención y extinción de incendios, labores de vigilancia de
fronteras, control de plagas, control de inundaciones, control de
cultivos, control de bancos de peces, etc.
Hasta la fecha, los sistemas más comunes para la
transmisión de vídeo desde aeronaves, tienen la desventaja de tener
una cobertura limitada. Poseen dos partes una embarcada y otra
receptora.
La embarcada tiene la función de capturar vídeo,
procesarlo y transmitirlo a un destinatario situado en la parte
receptora. Esta parte receptora es donde se reciben los datos
directamente, que debe estar situada dentro del alcance de la zona
cobertura generada por la aeronave. Esto implica una gran
dependencia de la orografía del terreno ya que es necesario tener
una línea de visión entre ambas partes, lo que lleva a grandes
limitaciones a la hora de definir las posibles ubicaciones de la
parte receptora.
Otros sistemas, tienen en la parte receptora una
conexión por satélite que les permite difundir la señal de la parte
embarcada a cualquier parte del planeta, pero continúan teniendo la
limitación de situar esta parte receptora en la zona de cobertura de
la aeronave.
A la limitación del rango de acción de la
aeronave, se unen los problemas por el uso de frecuencias de
transmisión en el que este tipo de sistemas puedan trabajar y la
potencia máxima permitida; cada país tiene una legislación diferente
del uso del espectro radioeléctrico y esto dificulta la sencilla y
rápida portabilidad de estos sistemas a otros países.
Los sistemas aquí citados son empleados
principalmente en helicópteros y aviones no tripulados.
Un buen ejemplo a citar es la solicitud de
patente nº de publicación ES 2 133 239 llamado "Sistema de
vigilancia y reconocimiento aéreo para la prevención de
incendios". En este sistema se describe como una aeronave no
tripulada transporta sensores de visible e infrarrojos y mediante un
sistema de comunicaciones vía radio se comunica con una receptor
terrestre cercano situado en un vehículo a donde envía el vídeo
captado.
Con respecto a los sistemas de comunicaciones
por satélite para aeronaves, los sistemas del mercado no
proporcionaban un ancho de banda suficiente para la transmisión de
vídeo, al estar enfocados tradicionalmente a las comunicaciones de
voz, con anchos de banda para datos entorno a los 9 Kbps. Este ancho
de banda no es suficiente para enviar vídeo.
Recientemente ha aparecido una nueva tecnología
que permite aumentar el ancho de banda de datos en las
comunicaciones por satélite. Esta solución por satélite es utilizada
por el servicio forestal de los Estados Unidos de América que emplea
un sistema para escanear el terreno y crear un mapa por medio de
imágenes para después enviarlo por satélite. Las principales
diferencias son que su sistema no transmite vídeo y el mapeado del
terreno, lleva un tiempo considerable ya que se toman imágenes de
alta definición y gran tamaño. Su sistema está equipado con cámaras
fotográficas muy voluminosas y con equipos de transmisión con
antenas de tipo array, con una longitud entorno a un metro. Todo
esto hace que este sistema únicamente pueda instalarse en aeronaves
medias-grandes que vuelen a una altura entorno a los
10.000 pies. Este sistema está pensado para supervisar la evolución
de un gran fuego en un área muy extensa.
Nuestro sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real es mucho más portable, compacto
y ligero, además de aportar unas mejores prestaciones de
comunicación por satélite, y estar enfocado a pequeñas aeronaves que
vuelan a una altura inferior, dando una visión mucho más detallada y
en tiempo real de lo que se quiere supervisar.
En el actual estado de la técnica no se relata
ningún sistema aéreo de transmisión de vídeo e imágenes vía satélite
en tiempo real, como el que se relata en la presente patente de
invención.
El presente sistema aéreo de transmisión de
vídeo e imágenes vía satélite en tiempo real posee considerables
ventajas frente a los sistemas anteriores. La cobertura, es
proporcionada por una constelación de satélites geoestacionarios
dando conectividad al sistema en todo el mundo (excepto en las
regiones polares), permitiendo tener un enlace estable y permanente
por el que se realizarán las comunicaciones de datos (vídeo,
imágenes, datos de control). Estos datos serán transmitidos siempre
que la parte receptora lo solicite.
Uno de los retos principales superados ha sido
el de disponer de ancho de banda suficiente para poder transmitir
vídeo IP desde una aeronave en movimiento, así como equipos con
capacidad para no perder la conexión con el satélite durante el
vuelo.
Otro de los principales desafíos ha sido el de
tener la capacidad tecnológica suficiente para controlar, codificar
y comprimir las señales de los sensores a tecnología IP para así
poder transmitirlas en tiempo real por satélite con gran calidad y
poder controlar el sistema en remoto desde el receptor.
Así mismo las frecuencias en las que emite el
sistema, se pueden emplear en cualquier país al trabajar con
frecuencias internacionalmente reconocidas para comunicaciones por
satélite, por lo que no existe problema alguno a la hora de emplear
este sistema en cualquier parte del mundo. Lo que facilita su
comercialización.
El sistema lo componen dos partes principales:
la parte embarcada en la aeronave y la parte receptora.
La parte embarcada posee sensores de captación
de vídeo e imágenes, un switch electrónico, varios codificadores, un
computador, una unidad de almacenamiento digital, un SAI, una
batería y un sistema de transmisión por satélite. El sistema es
completado por la parte receptora, la cual está compuesta por un
computador con un módem/router que le proporciona conexión a
Internet y puede estar situado en cualquier parte del mundo donde se
recibirán los datos transmitidos de los sensores situados en la
parte embarcada en la aeronave.
El funcionamiento es el siguiente: en la parte
embarcada en la aeronave, cada sensor tiene un codificador asociado,
estos se encargan de codificar el vídeo analógico a vídeo IP en
H.264, para posteriormente enviarlo a un computador que almacena
estos datos en una unidad de almacenamiento digital. El computador
está respaldado energéticamente por un SAI con su batería
correspondiente, para garantizar su correcto funcionamiento.
Adicionalmente, la señal de vídeo de cada uno de
los sensores, junto con sus cables de control, son enviados a un
switch electrónico, el cual posee únicamente una salida de señal
vídeo y otra de control. Su función principal es la de conmutar de
un grupo de entradas a otro, para obtener a la salida el vídeo y el
control de un solo sensor. La conmutación la lleva acabo el
codificador asociado a la transmisión por satélite, que mediante la
apertura y cierre de un relé hace conmutar al switch, consiguiendo
que al codificador le entre la señal de vídeo y los datos de control
de un único sensor.
La señal de vídeo de entrada al codificador
asociado a la transmisión por satélite, se digitaliza y comprime a
vídeo IP en H.264, proporcionando un flujo de datos de salida
comprendido entre 32 Kbps y 432 Kbps, adaptando así la señal al
ancho de banda que nos proporciona el satélite.
Del mismo modo los datos de control de los
sensores son codificados, para que desde la parte receptora puedan
controlarse como si se estuviera en la propia aeronave, pudiendo
hacer zoom y moverlos 360º, liberando al piloto de carga de
trabajo.
Este sistema está pensado para que la aeronave
pueda volar por cualquier parte del mundo (excepto las regiones
polares) transmitiendo vídeo e imágenes en directo hacia cualquier
parte del planeta sin limitaciones de cobertura y con la ventaja de
que el usuario final únicamente necesita una simple conexión a
Internet y un PC; este apuntará, con el software adecuado, a la
dirección IP pública del sistema de comunicaciones por satélite de
la parte embarcada, pudiendo ver, controlar y cambiar de sensor
remotamente. La transmisión desde la aeronave se realizará única y
exclusivamente cuando un usuario lo demande remotamente.
Los equipos utilizados permiten que sea un
sistema que pueda ser utilizado en una amplia gama de modelos de
aeronaves, ya que no suponen un peso ni un tamaño desmesurado y a
diferencia de otros sistemas, el tamaño de la antena para
transmisión por satélite es reducido.
Las razones por las cuales se considera un
sistema versátil son: la posibilidad de operar con distintos tipos
de sensores, dimensiones y peso del sistema, características de la
antena, la capacidad del sistema de transmitir vídeo e imágenes de
gran calidad gracias a nuestra codificación en tiempo real a
cualquier parte del mundo y la posibilidad de controlar los sensores
remotamente. Todo esto aplicado al sector aeronáutico es muy útil
por ejemplo para aeronaves de prevención y extinción de incendios,
labores de vigilancia de fronteras, control de plagas, control de
inundaciones, control de cultivos, control de bancos de
peces,
etc.
etc.
Para complementar la descripción que se está
realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, una figura en la
cual, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado
lo siguiente:
- Figura 1: Diagrama de bloques del sistema
aéreo de transmisión de vídeo e imágenes vía satélite en tiempo
real.
Como es posible observar en la figura adjunta,
el sistema aéreo de transmisión de vídeo e imágenes vía satélite en
tiempo real, objeto de la presente patente de invención comprende
dos partes principales, la parte embarcada (30) ubicada en una
aeronave y la parte receptora (31) ubicada en cualquier parte del
mundo.
En la parte embarcada (30) se dispone de unos
sensores (1) y (2) los cuales captan el vídeo e imágenes y envían
una señal analógica que llega directamente a dos codificadores de
vídeo (4) y (6), y a un switch electrónico (3); dichos codificadores
de vídeo (4) y (6) proporcionan un vídeo IP en H.264 de gran calidad
para su grabación en una unidad de almacenamiento digital (9); el
codificador de vídeo (5) controla el switch electrónico (3), al cual
entran dos señales de vídeo analógico y los cables de control de
cada uno de los sensores (1) y (2); como salida, el switch
electrónico (3) tiene una sola señal de vídeo de un único sensor y
sus cables de control, que están directamente conectados al
codificador de vídeo (5); de forma remota se puede enviar una señal
al codificador (5) para que haga conmutar al switch electrónico (3)
para que proporcione a su salida la señal de un sensor u otro (1) ó
(2); la salida de vídeo de dicho switch electrónico (3) que le llega
al codificador (5), es codificada a vídeo IP en H.264 o a una
imagen, en el caso de que sea vídeo la tasa de transmisión está
delimitada entre 32 Kbps y 432 Kbps para adecuarlo al ancho de banda
del canal que nos proporciona el satélite (14).
El vídeo IP de los codificadores (4) y (6) es
enviado al mini PC (10) para su grabación en la unidad de
almacenamiento digital (9); se realiza a 4-CIF a un
máximo de 30 fps.
El codificador de vídeo (5), está controlado
desde el PC (17) situado en la parte receptora (31), pudiendo
conmutar la visualización y el control entre el sensor (1) y el (2)
y viceversa, mediante el switch electrónico (3); el cuál tiene como
señales de entrada los cables de control y vídeo analógico de cada
uno de los sensores (1) y (2) y como señales de salida los cables de
control y de vídeo del sensor seleccionado; al mismo tiempo el PC
(17) de la parte receptora puede estar grabando todo lo que se está
transmitiendo desde la parte embarcada (30).
Los datos enviados al satélite (14)
(principalmente vídeo IP, imágenes y datos de control), son enviados
por medio de una antena (13), la cual realiza apuntamiento
automático al satélite; sus dimensiones y tamaño son reducidos.
El mini PC (10), está respaldado por un SAI (8)
con su batería (7), cuya misión es la de alimentar y apagar el mini
PC (10) cuando no se detecte tensión de alimentación; dicho SAI (8)
transmite una orden por cable hasta el mini PC (10), para que el
software se cierre correctamente y no haya pérdidas en las
grabaciones realizadas.
El equipo de control y modulación (11) conecta
todos los codificadores (4), (5), (6) y el mini PC (10) mediante
ethernet y el amplificador y filtro de bajo ruido (12) con cables
coaxiales; el equipo de control y modulación (11) y el amplificador
y filtro de bajo ruido (12) se conectan a la antena (13), que lleva
integrado un GPS y un NRS para conocer en todo momento su situación
y calcular sus variaciones respecto al satélite (14), para estar
constantemente apuntándole y no perder el enlace de
comunicaciones.
Cualquier PC (17), junto con un router/módem
(16), con conexión a Internet (15), en cualquier parte del mundo es
capaz de ver las imágenes y vídeo que captan los sensores (1) y (2)
en tiempo real.
Dicho sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, puede ser utilizado para
captar todo tipo de vídeo e imágenes de todo el espectro
electromagnético, tanto visible como invisible al ojo humano,
dependiendo del tipo de sensor que es introducido en el sistema; los
datos de estos sensores son posteriormente codificados, comprimidos
y encapsulados en protocolos de comunicaciones IP para poder ser
transmitidos vía satélite desde la parte embarcada (30).
Dicho sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, es ampliable, pudiendo añadir
3 sensores adicionales con sus tres codificadores, para tener mayor
visión de la zona que se desea supervisar.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza
de la presente invención, así como una forma de llevarla a la
práctica, solamente queda por añadir que dicha invención puede
sufrir ciertas variaciones en forma y materiales, siempre y cuando
dichas alteraciones no varíen sustancialmente las características
que se reivindican a continuación.
Claims (5)
1. Sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, de los que se incorporan en
las aeronaves para diferentes aplicaciones, caracterizado
porque está compuesto esencialmente por dos partes, la parte
embarcada (30) ubicada en una aeronave y la parte receptora (31)
ubicada en cualquier parte del mundo; en la parte embarcada (30) se
dispone de unos sensores (1) y (2) los cuales captan vídeo e
imágenes y envían una señal analógica que llega directamente a dos
codificadores de vídeo (4) y (6), y a un switch electrónico (3);
dichos codificadores de vídeo (4) y (6) proporcionan un vídeo IP en
H.264 de gran calidad para su grabación en una unidad de
almacenamiento digital (9); el codificador de vídeo (5) controla el
switch electrónico (3), al cual entran dos señales de vídeo
analógico y los cables de control de cada uno de los sensores (1) y
(2); como salida, el switch electrónico (3) tiene una sola señal de
vídeo de un único sensor y sus cables de control, que están
directamente conectados al codificador de vídeo (5); de forma remota
se puede enviar una señal al codificador (5) con el fin de hacer
conmutar al switch electrónico (3) para que proporcione a su salida
la señal de un sensor u otro (1) ó (2); la salida del switch
electrónico (3) que le llega al codificador (5), es codificada a
vídeo IP en H.264 o a una imagen, en el caso de que sea vídeo la
tasa de transmisión está delimitada entre 32 Kbps y 432 Kbps para
adecuarlo al ancho de banda del canal que nos proporciona el
satélite (14); el vídeo codificado para la grabación en la unidad de
almacenamiento digital (9) se realiza a 4-CIF a un
máximo de 30 fps; el codificador de vídeo (5), está controlado desde
el PC (17) situado en la parte receptora (31), pudiendo cambiar
entre el sensor (1) y (2) que está visionando y el control sobre el
mismo, mediante el switch electrónico (3); las señales de entrada de
dicho switch electrónico (3) son los cables de control y vídeo
analógico de cada uno de los sensores (1) y (2) y como señal de
salida, los cables de control y de vídeo del sensor seleccionado; al
mismo tiempo el PC (17) de la parte receptora puede estar grabando
todo lo que se está transmitiendo desde la parte embarcada (30); los
datos enviados al satélite (14) (principalmente vídeo IP, imágenes y
datos de control), son enviados por medio de una antena (13), la
cual dispone de un apuntamiento automático.
2. Sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, según reivindicación primera,
caracterizado porque el mini PC (10), está respaldado por un
SAI (8) con su batería (7), que alimenta y apaga el mini PC (10)
cuando no se detecte tensión de alimentación; dicho SAI (8)
transmite una orden por cable hasta el mini PC (10), para que el
software se cierre correctamente y no haya pérdidas en las
grabaciones realizadas.
3. Sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, según reivindicación primera,
caracterizado porque el equipo de control y modulación (11)
conecta todos los codificadores (4), (5), (6) y el mini PC (10)
mediante conexiones ethernet; las conexiones entre el amplificador y
filtro de bajo ruido (12), antena (13) y el equipo de control y
modulación (11), conectadas por cables coaxiales, permiten a la
antena realizar un apuntamiento automático al satélite (14) gracias
a los módulos de GPS y NRS integrados.
4. Sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, según reivindicación primera,
caracterizado porque cualquier PC (17), junto con un
router/módem (16), con conexión a Internet (15), en cualquier parte
del mundo es capaz de ver el vídeo e imágenes que captan los
sensores (1) y (2) en tiempo real.
5. Sistema aéreo de transmisión de vídeo e
imágenes vía satélite en tiempo real, según reivindicación primera,
caracterizado porque es ampliable, pudiendo añadir 3 sensores
adicionales con sus tres codificadores, para tener mayor visión de
la zona que se desea controlar y visionar.
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2010
- 2010-10-25 EP EP10826147.0A patent/EP2495702A4/en not_active Withdrawn
- 2010-10-25 WO PCT/ES2010/070685 patent/WO2011051526A1/es active Application Filing
Patent Citations (3)
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Also Published As
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