Mark Contarino, Ph.D. VP UAS Programs, EES23 September 2015

ASPRS GeoTech 2015Fairfax, VA 

SAFE BEYOND VISUAL LINE OF SIGHTOPERATIONS FOR CIVIL UAS APPLICATIONS

WHAT YOU NEED TO FLY BEYOND VISUAL LINEOF SIGHT (BVLOS) FOR UAS

Permission: COA, UAS with N#, Rules and RegulationsAbility: Commercial Pilot License with 3rdClass Medical CertificateCommunication: FAA‐certified mode A/C/S transponder, NOTAMs, ATC contactSee and Avoid Requirement: A manned chase plane following UAS

E FOCUS ON AIRCRAFT AGNOSTIC TECHNOLOGYEDED FOR SAFE AND ROUTINE FLIGHTERATIONS

Apollo UATCooperative System. Automatic Dependent Surveillance ‐Broadcast 978 MHz in/out, Universal Access Transceiver (UAT) with Mode S transponder, on board processor 

Zeus Radar Non‐Cooperative Collision Avoidance System 

Hermes Link Secure BLOS data link

mission

bility

munica‐ons

ct and void

TWO TYPES OF AIRCRAFT

Cooperative – aircraft that are electronically identifying their position (>90%)– These aircraft are 130‐150% less likely to be involved in a mid‐air collision

– Ads‐B/Mode S equipped

Non‐Cooperative – aircraft that are limited to visual identification (<10%)– These aircraft are the #1 threat to avoidable mid‐air collisions

– Legacy/small UAS

APOLLO PROJECT SUMMARY

If I know where you are, I can avoid you

UASs may not be able to “see”; but they can “detect and avoid”

By 2020, all aircraft operating in class A, B, C and some E will 

broadcast their ADS‐B position message.

With ADS‐B (In),  UAS’s can “detect and avoid” all cooperative 

aircraft in the NAS

Work on “low hanging fruit, “ progress towards added complexity

bed tool for UAS integrationmproved MITRE software ogrammable UAT radio design‐band functionality 

78/1030/1090 MHzn board processoremovable memory slotutopilot interfacedditional sensor inputsoice out

1st Generation prototype used for first ever autonomous collision avoidance demonstration between UAS. Design successfully commercialized.

2st Generation micro‐prototype is currently funded under a NAVY SBIR. 3.5 oz FAA certified product for 2016. 

pollo UAT: NextGEN Open chitecture Device

t < $2.5 K (target $50)ghs < 1 pound  (3.5 oz for 2nd gen)n Architecture  Any algorithm, autopilot,  lay  or  sensoreives ADS‐B radio transmissions on both uencies eives FAA re‐transmitted information for ic, weather, etc.eives ported non‐cooperative sensor inputs: r, EO/IR,  acoustic, etc. smits self ADS‐B position on 978 MHz (2ndsends 1030MHz if no 1090 MHz present) es available database information (e.g. ‐ain, obstacles, and no‐fly zones)lyzes, processes and smartly communicates time assured separation or collision dance guidance to GCS or auto‐pilot. 

APOLLO HIGHLIGHTS

Autonomous collision avoidance maneuver performed between two Tiger Shark UAS.

OUTFITTING THE TIGER SHARK UASS

GPS AntennaADS‐B Antenna

• Easy installation (minimal SWaP) • COTS antennae 

Apollo  SS/CA

Autopilot Interface

PICCOLO PILOT DISPLAY90° INTRUDER INTERSECTION

OVERALL TESTING TRACKS DAY 5

Red – Intruder Tiger Shark UAS with Apollo

Green – Avoider Tiger Shark UASs with Apollo and autopilot control

COMPLETE SITUATIONAL AWARENESS

Purple - high flying commercial traffic (1090ES)

Yellow - UAT traffic below FL180 (978 MHz )

Cyan - TIS-B traffic transmitted on 978 MHz by FAA.

Red and Green –TigerShark UASs with AWSAS

YPG ACCOMPLISHMENTS

t ADS‐B autonomous collision oidance in CONUS with UASt autonomous dynamic modification to S flight planS pilots demonstrated over‐ride ability of the SS/CAS‐B  based  Self Separation and lision Avoidance (SS/CA) effective, able,  and repeatableS pilots improved Situational areness using ADS‐B+ encounters executed (single aircraft ruder – multiple aircraft tracked)

DJI Phantom II with Apollo

ITUATIONAL AWARENESS BEYOND 50 MILES!

Will be a requirement for UAS due to ADS‐B equipage laws.

The crux of the detect and avoid conundrum for UAS.  Avoid the “unknown and invisible”

Orders of Magnitude less safe and more expensive then all‐Cooperative solution.– Air‐Based– Ground Based 

ON‐COOPERATIVE DETECT AND AVOID

US RADAR – LOWEST COST, GH PERFORMANCE SYSTEMSolid state, programmable, coherent 

dar system

pable of  Moving Target,  Doppler, 

nthetic Aperture, Inverse Synthetic 

erture and Weather detection 

ell suited to GBSAA and ABSAA

aller, silent, electric vehicles or small 

anned aircraft are also potential 

tforms. 

Under contract to test UAS nosecone radar with Zeus for Airforce ABSAA effort.

Zeus suitable for installation on Tiger Shark UAS

EUS RADAR DETECTION OF AIRCRAFT, UAS AND SMALL UAS

DJI Phantom 3

Raw radar return data for the RS20 UAS and Cessna 152 (left image) and DJI Phantom 3 (right image) as seen by the Zeus Radar.

RS20 UAS Cessna 152

GUARDIAN EYE: A RANGE‐READY BLOS SAFETY MANAGEMENT SYSTEM

• Complete package used for routine BLOS UAS operations in Canada

• Cooperative/Non‐cooperative self separation and collision avoidance technologies

• Flip mounted avionics minimize set‐up time, remain secured inside during hauling/storage

THANK YOU FOR YOUR TIME!