Descripción
La propuesta aborda un sistema de comunicación radio multiestrategia entre Drones y Sensores para mantenimiento, emergencia y prevención en grandes áreas escarpadas y boscosas. El proyecto propone un despliegue de sensores que, junto con drones, permitirán la implementación de un sistema eficiente de comunicación, recarga y posicionamiento. Se utilizarán estándares en desarrollo que serán disruptivos en estas áreas, así como sistemas multifuncionales compactos que permitan una simplificación de los dispositivos utilizados.
El sistema es de amplio interés y cuenta con el apoyo de empresas y organizaciones que operan en estas zonas con las que hemos colaborado y colaboramos en la actualidad. Dado el perfil profesional del personal que lo manipulará, el sistema debe tener un funcionamiento autónomo, con un manejo mínimo o nulo de equipos por parte del operario. Por lo tanto, es necesario automatizar la mayor cantidad de procesos posibles, garantizando la seguridad operativa en las tareas a realizar y permitiendo la eliminación de infraestructura que complicara la actuación. Además, el sistema facilitará una respuesta rápida en caso de emergencias.
Un seguimiento adecuado es fundamental para la sostenibilidad de los bosques, ya que permitirá la geolocalización y el seguimiento de los incendios y también proporcionará información sobre parámetros ambientales fundamentales (nivel de agua subterránea en cuencas de barrancos, nivel de humedad y temperatura), evolución de especies invasoras, presencia de residuos sólidos y líquidos, estado de las infraestructuras (carreteras, puentes, vallas, cuerdas, etc.), estado de la vegetación por efecto del cambio climático, capacidad de absorción de agua por el suelo (fundamental en caso de lluvias), movimientos de población local en zonas de riesgo de terremotos o erupciones volcánicas, etc. Los sensores previstos también permitirán controlar el acceso a zonas reservadas o de especial peligro. El proyecto evita el uso de infraestructuras que puedan ser incompatibles con un entorno natural de espacios protegidos como bosques, montañas, etc. Se prestará especial atención a la sostenibilidad del sistema compuesto por el dron y los sensores, en particular al consumo de energía mediante la recarga de sensores en vuelo y en tierra.
El siguiente diagrama muestra las implementaciones propuestas en el Proyecto, donde se destacan los elementos que se desarrollarán como parte de los objetivos.
Objetivos
Los objetivos generales del proyecto son los siguientes:
- Especificación del sistema de asistencia a la red de sensores en grandes áreas sin infraestructura de banda ancha: integración de los subsistemas del proyecto embarcados.
- Recarga en tierra de los sensores por el dron basado en resonadores no lineales. Reducción de la sensibilidad a las variaciones de distancia y/o a la desalineación entre las bobinas de transmisión y recepción.
- Aterrizaje de precisión. Diseño de un oscilador compacto, de bajo ruido de fase y alta potencia para mejorar la sensibilidad y el rango de no ambigüedad. Implementación a través de un oscilador de frecuencia fundamental de bajo ruido de fase y un multiplicador de frecuencia de alta eficiencia y alta potencia.
- Transpondedores super-regenerativos para medición de largo alcance y retrodispersión de datos. Excitación con una señal FMCW para medir la distancia entre el dron y el sensor. Modulación de la señal de conmutación con los datos del sensor. Análisis del impacto del error de fase variable en el tiempo con un nuevo enfoque semianalítico en el dominio de la envolvente.
- Oscilador bloqueado por autoinyección para operar a distancias más cortas. Radar basado en el bloqueo por autoinyección de un oscilador que transmite una señal chirriada que es reflejada por el objetivo. Funcionamiento con etiquetas armónicas. Transceptor de oscilador compacto basado en el mismo principio de autoinyección.
- Recarga inalámbrica del sensor en vuelo a corta distancia. Diseño de un amplificador de potencia/oscilador bloqueado por inyección. Maximización de la eficiencia evitando colisiones mediante el sistema de medición de distancias de corto alcance.
- VDES: comunicación y posicionamiento. Utilización alternativa del estándar VDES basado en comunicaciones de banda estrecha por satélite/tierra para la comunicación y el posicionamiento de drones/sensores.
- Investigación de nuevos sistemas de sensores. Los sensores se basarán en resonadores no lineales, osciladores acoplados y osciladores de bloqueo por inyección. En caso de que se obtenga un rendimiento superior, se utilizarán para reemplazar prototipos comerciales.
- PA de banda ancha de alta eficiencia para sistema de emergencia. PA de GaN de banda ancha de alta eficiencia, en una configuración equilibrada, con un tamaño/peso y un consumo de energía de CC mínimos.