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
