Studio di fattibilit`a per lo sviluppo di un sistema di controllo
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Studio di fattibilità per lo sviluppo di un sistema di controllo per il monitoraggio ambientale, sorveglianza e sicurezza basato su dispositivi di tipo UAV Comune di Genova, Assessorato Città Sicura – DIPTEM, Facoltà di Ingegneria, Università di Genova Descrizione del progetto Unmanned Aerial Vehicle (UAV) • Il termine UAV indica comunemente una famiglia di velivoli dotati di capacità di volo autonomo senza la presenza di un pilota a bordo. • Un sinonimo spesso usato al posto di UAV “drone”. Un UAV è progettato per svolgere specifici compiti che ne caratterizzano il grado di autonomia. • Le capacità di operare autonomamente che un UAV possiede dipendono dalle sue caratteristiche funzionali, dal tipo di sistema di comunicazione con la stazione base e dal livello di “intelligenza” del sistema di controllo presente a bordo. Obiettivi del progetto Individuare le caratteristiche di un UAV impiegabile per • videosorveglianza • monitoraggio ambientale e territoriale • monitoraggio del traffico urbano • analisi sulla sicurezza di strutture e valutarne i costi. di posizione o di assetto. • Un elicottero può essere trasportato a bordo di un rimorchio in prossimità dell’area operativa, non richiede una pista di decollo e atterraggio e può rimanere fermo a una certa quota per un periodo di tempo sufficientemente lungo. Tipologie di UAV • aereo • dirigibili • elicottero Specifiche Analisi dei vari scenari operativi in ambito urbano • Un aereo richiede una pista di atterraggio e decollo, quindi può operare in prossimità della pista per le limitazioni di autonomia dovute alla quantità di combustibile imbarcato. • Un dirigibile è dotato di scarsa manovrabilità, quindi più difficile da utilizzare per svolgere compiti che richiedono precisione nel controllo Gli ambiti operativi identificabili con “videosorveglianza”, “monitoraggio” e “analisi di sicurezza” consentono di focalizzare le idee su un tipo di elicottero con due caratteristiche fondamentali: • possibilità di ospitare a bordo “carico pagante” (payload); • sistema di controllo affidabile in grado di pilotare l’elicottero nella posizione desiderata e/o di mantenerlo in “hovering” con precisione e per un tempo sufficientemente lungo in modo da consentire le operazioni richieste. Il prototipo realizzato Elicottero • Elicottero radiocomandato con motore a scoppio Hirobo • Motore di tipo “glow” con una cilindrata di 15 cm3 e una potenza di 3 cavalli a 16000 giri al minuto • Serbatoio di carburante a bordo di circa 600 cm3 (missioni di 30 minuti) • Telaio in plastica e leghe leggere • Rotore composto da pale “piano convesso” per garantire stabilità • Stabilizzatore di volo “Helicommand” • Radiocomando a 2.4 GHz per controllo remoto • Carrello per l’alloggiamento del payload Carico pagante Problematiche di controllo • Bussola • Modello matematico della dinamica di un elicottero • Giroscopio • Accelerometro • Controllo in tempo reale • GPS • Ricostruzione dello stato dell’elicottero (posizione e orientazione) a partire dalle misure dei sensori a bordo • Telecamera • Scheda di controllo basata sulla piattaforma Arduino • Pianificazione di traiettoria • Sistema di navigazione, guida e controllo Prove Software di gestione • Visualizzazione alfanumerica dei dati inviati dai sensori • Visualizzazione grafica dei dati inviati dai sensori • Visualizzazione in tempo reale dell’immagine della telecamera • Monitoraggio in tempo reale della posizione del velivolo su mappa Test sul campo • Rodaggio iniziale del motore • Calibrazione dei giroscopi e degli altri sensori e servomeccanismi a bordo del velivolo • Voli di prova e verifica del funzionamento dei vari carrello realizzati • Test e debug del software di gestione e visualizzazione dei dati • Test di telemetria con visualizzazione remota dei dati acquisiti dai sensori • Test dell’acquisizione e trasmissione delle immagini riprese dalla telecamera wireless a bassa risoluzione
