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D&A | In tempo reale
EMBEDDED 56 • maggio • 2015
importante. Specialmente in scenari di guerra
dove il ricorso ai droni non è più limitato alle ope-
razioni militari di ricognizione o sorveglianza su
determinati territori, ma in modo crescente viene
esteso anche a incursioni aeree e operazioni di
attacco, come già fatto da alcuni governi, come
quello americano o israeliano. Ma l’uso riguarda
anche spazi civili. Per il 2020, la
prevede di avere circa
30mila droni in volo sopra gli Stati Uniti. Con
simili livelli di diffusione dei droni, uno dei primi
aspetti da tenere sotto stretto controllo è l’incolu-
mità della popolazione.
In particolare, uno dei maggiori problemi che an-
cora ostacolano l’adozione di UAV in aree o spa-
zi aerei civili è la loro mancanza di affidabilità
e sicurezza quando al sistema di controllo viene
a mancare la connessione a Internet, o non è
possibile agganciare il segnale GPS che fornisce
la posizione, perché si verificano attenuazioni o
interruzioni causate dalla presenza di ostacoli.
Inoltre, un velivolo che durante la navigazione
fa totale affidamento sulla tecnologia GPS può
risultare vulnerabile a cyber-attacchi e opera-
zioni di hacking, in grado di fornire false coor-
dinate geografiche, e dirottare il drone su altri
percorsi, rendendolo quindi manipolabile dalle
forze nemiche. Negli UAV, il GPS opera coadiu-
vato da un’unità IMU (inertial measurement
unit). Quest’ultima, soprattutto nel caso di UAV
di piccole dimensioni in grado di trasportare solo
carichi limitati, ha performance ridotte e risente
fortemente di perdite del segnale GPS anche per
pochi istanti, con pesanti effetti sulla capacità di
navigazione.
Tutti questi problemi possono trovare soluzione
progettando UAV più autonomi, in cui la potenza
computazionale coadiuva il volo anche in condi-
zioni in cui non è possibile connettersi alla rete o
al sistema di localizzazione GPS.
Una tecnica può consistere nel realizzare un’ar-
chitettura di tipo ’sensor fusion’ in grado di uti-
lizzare i dati generati dai sensori inerziali, in
abbinamento con le informazioni visive ricavate
da un sistema di visione, funzionante attraver-
so videocamere, e con immagini georeferenziate
provenienti da un database. In questo sistema di
navigazione alternativo a quelli basati su GPS, le
immagini aeree e georeferenziate possono essere
già disponibili a bordo dell’UAV, oppure essere
scaricabili durante il volo. Oggi, la disponibilità
di immagini satellitari e mappe ad alta risolu-
zione ottenibili dai vari servizi di navigazione
rende tale sistema di navigazione di particolare
interesse.
Ma ci sono anche altre soluzioni, rese possibili
dal fatto che oggi una notevole potenza di compu-
ting può essere integrata a bordo anche di droni e
UAV di dimensioni molto ridotte e dotati di gran-
de agilità nel volo. Si sta parlando di tecniche
SLAM (simultaneous localization and mapping)
attraverso le quali si possono realizzare droni
in grado di volare, orientarsi e muoversi in ma-
niera autonoma e senza GPS, anche in ambienti
chiusi, ad esempio all’interno di un edificio. In so-
stanza, il velivolo, equipaggiato con videocamera
e scanner laser, utilizza questi sensori per co-
struire in tempo reale ’on-the-fly’ una mappa in
3D dell’ambiente circostante in cui sta entrando
per la prima volta. L’algoritmo di controllo loca-
lizza porte, finestre, corridoi o quant’altro è utile
a stimare la posizione del drone rispetto agli og-
getti, che viene aggiornata centinaia di volte al
secondo. La potenza di elaborazione dei proces-
sori è utilizzata anche per modulare in modo raf-
finato la velocità di rotazione dei singoli motori
del quadrirotore, in modo da eseguire traiettorie
e manovre molto precise (tecniche di ’minimum
snap trajectory’), che permettono il superamen-
to di ostacoli altrimenti insormontabili. Droni di
questo tipo possono essere impiegati per eseguire
perlustrazioni in edifici in cui si sono verificate
perdite di agenti chimici o biochimici, sondare i
livelli di radiazioni, o ancora valutare lo stato di
edifici pericolanti in seguito a terremoti.
Fig. 5 – Il sistema HPEC Eurotech DuraHPC
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