DroSens: Sistema multiestratégico de radiocomunicación entre Drones y Sensores para mantenimiento, emergencia y prevención en grandes terrenos abruptos y boscosos
Presentación
El proyecto DroSens (Sistema multiestratégico de radiocomunicación entre Drones y Sensores para mantenimiento, emergencia y prevención) aborda el diseño de múltiples soluciones sostenibles tierra/aire, utilizando tecnologías novedosas o inmaduras, destinadas a asistir a las redes de sensores responsables de tareas de mantenimiento, prevención y emergencia, diseñadas específicamente para operar y ser evaluadas en grandes zonas de perfil abrupto y boscoso donde la infraestructura de comunicaciones puede ser escasa o nula.
Las zonas naturales protegidas son especialmente sensibles a los efectos del cambio climático, por lo que su vigilancia es fundamental. Para efectuar un control ambiental y evitar riesgos pueden implementarse redes de sensores. Sin embargo, en zonas con perfiles agrestes y boscosos, es más difícil la sostenibilidad de estos sistemas debido a su inaccesibilidad, la falta de infraestructura de comunicaciones y las pérdidas de propagación. En esas condiciones, resulta idóneo el uso complementario de un dron, dada su movilidad, su capacidad de funcionamiento autónomo y las posibilidades que ofrece como elemento de asistencia en zonas de difícil acceso.
En el proyecto se abordarán los aspectos de recarga de sensores por parte del dron, aterrizaje, posicionamiento e intercambio de información. Esto se hará adoptando soluciones novedosas basadas en conceptos prometedores, cuya potencialidad no se han explotado todavía. Algunas de estas soluciones se basan en osciladores ciertos modos de operación y/o en efectos dinámicos no lineales cuyo funcionamiento es difícil o incluso imposible de simular con programas comerciales. En el proyecto se desarrollarán herramientas de análisis específicas para una predicción realista de su comportamiento, que permita aprovechar su potencialidad.
Con respecto a la energía, podrán evitarse baterías altamente contaminantes mediante la recarga de los sensores, tanto con el dron en vuelo, a través de un sistema de alta potencia, como después de un aterrizaje de precisión. En este último caso, se investigarán y optimizarán sistemas de transferencia de potencia basados en el uso de resonadores no lineales, cuyo uso permite mitigar los efectos de la desalineación. Otro avance será un nuevo sistema de aterrizaje de precisión con mayor sensibilidad y zona de seguimiento más amplia, gracias al incremento del intervalo detectable de fase.
Por otra parte, el vuelo del dron para observar el estado de las infraestructuras a pequeña distancia implica un peligro de colisión que exigirá rapidez en la capacidad reacción. Los radares FMCW auto-inyectados son potencialmente adecuados para este fin, si bien su funcionamiento, que requerirá el uso de osciladores de alta sensibilidad, deberá modelarse y optimizarse adecuadamente. En los obstáculos más peligrosos (torres de alto voltaje, túneles, etc.), y aprovechando las capacidades de recarga del dron, se instalarán circuitos que faciliten su detección. Así, tanto para el posicionamiento como para la prevención de colisiones, se utilizarán transpondedores basados en osciladores superregenerativos, que, a expensas de un comportamiento complejo como osciladores conmutados, tienen la ventaja de proporcionar alta ganancia, sin necesidad de procedimientos de sincronización.
Para extraer la información de los sensores con la ayuda del dron, se considerarán dos estrategias, basadas en circuitos activos, que actuarán como mezcladores auto-oscilantes de conversión directa, y transpondedores superregenerativos, modulados por la señal de conmutación de acuerdo con los datos recogidos. Alternativamente, y aprovechando las oportunidades que abre la nueva norma VDES, desarrollaremos nuevas estrategias de comunicación y posicionamiento a partir de aplicaciones marinas, que se adaptarán a las zonas con perfiles escarpados y boscosos.
DroSens es un proyecto coordinado de I+D+i, financiado por la Agencia Estatal de Investigación, del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, en la modalidad de “RETOS INVESTIGACIÓN” 2020. Los subproyectos que participan en el proyecto coordinado son los siguientes:
- Proyecto PID2020-116569RB-C31, Universidad de Cantabria (UC)
- Proyecto PID2020-116569RB-C32, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC)
- Proyecto PID2020-116569RB-C33, Universidad de Vigo (UV)