I ricercatori del Fraunhofer Institute stanno sviluppando una rete di sensori interamente digitale, compreso un sensore radar, per voli urbani sicuri nei vertiport.
Per la prima volta, i visitatori dei Giochi Olimpici del 2024 potranno raggiungere le sedi utilizzando gli aerotaxi. Gli aerei a decollo verticale come droni, multirotori e aerotaxi decolleranno e atterreranno su piattaforme note come vertiport.
L’Istituto Fraunhofer per la fisica ad alta frequenza e le tecniche radar FHR ha sviluppato una rete completa in grado di monitorare da vicino il traffico aereo in un vertiport e garantire operazioni di volo sicure. Il sistema comprende sensori attivi e passivi decentralizzati con funzionalità completamente autonome, che si collegano tra loro e rilevano collettivamente il porto.
Droni e multirotori sono già utilizzati nella protezione civile, nei vigili del fuoco e per le ispezioni dei ponti. In futuro questi veicoli aerei senza pilota (UAV) verranno utilizzati anche per altri compiti, ad esempio nella logistica per la consegna dei pacchi.
Ai Giochi Olimpici di Parigi del 2024, i primi passeggeri in Europa saranno trasportati da aerotaxi. Le compagnie di viaggio aereo stanno progettando di dotare le sedi olimpiche di sistemi elettrici di decollo e atterraggio verticale, altrimenti noti come eVTOL, per trasportare i visitatori dall’aeroporto agli eventi. Inizialmente, i sistemi droni saranno pilotati da un essere umano, con un passeggero per taxi. Nei prossimi anni dovrebbero poi essere pilotati in modo autonomo, a condizione che la società lo accetti. Un aspetto importante di questo concetto è la sicurezza dei vertiport utilizzati per il lancio e l’atterraggio degli eVTOL, che saranno integrati su tetti, stazioni ferroviarie, parcheggi e altre strutture urbane. I Vertiport devono soddisfare i più severi requisiti di sicurezza.
I ricercatori del Fraunhofer FHR mirano ad affrontare una parte importante della sicurezza delle nuove fermate dei droni dotandole di una rete di sensori modulare e completamente digitale che include un sensore radar. La rete è adattabile alle dimensioni di ciascun vertiporto e utilizza sensori sia attivi che passivi.
La rete radar utilizza sensori attivi e passivi per autoregolarsi
I nodi sono completamente digitali e ciascun sensore della rete funziona in modo completamente autonomo. I sensori non sono coordinati da un computer centrale; si mettono in rete. Sono in grado di localizzarsi e organizzarsi in modo indipendente. Secondo il principio dell’edge computing, ogni sensore dispone di una propria unità informatica e può rilevare la posizione di altri sensori nella rete – spiega Oliver Biallawons, scienziato e membro del gruppo di competenze interdisciplinare “Civil Drone Systems” presso Fraunhofer FHR a Wachtberg.
Il compito di inviare e ricevere è condiviso tra i singoli sensori, che si coordinano tra loro. I sensori attivi e passivi decentralizzati sono installati a terra e lavorano insieme per rilevare l’intera piattaforma di decollo e atterraggio, nonché lo spazio aereo sopra di essa. La rete decide quale sensore far funzionare in modalità attiva (invio e ricezione) e passiva (solo ricezione) a seconda delle esigenze. Maggiore è il numero di sensori nella rete, maggiore è l’area che può essere monitorata. Anche se un sensore o un nodo radar viene aggiunto o rimosso, la rete radar può continuare a funzionare perfettamente.
La chiave per l’organizzazione autonoma della rete e l’elaborazione decentralizzata è la connessione tra i singoli nodi tramite canali di comunicazione wireless integrati nel segnale radar.
Integrando la comunicazione di rete nel segnale radar, il segnale può essere integrato perfettamente nelle future infrastrutture di telecomunicazione. Ciò rappresenta una pietra miliare importante nel percorso verso la fusione a pieno titolo di radar e telecomunicazioni.
Stiamo integrando il segnale di comunicazione nelle onde radar invece di utilizzare canali separati per radar e comunicazione – ha detto l’ingegnere.
I sensori rilevano e classificano gli ostacoli
La caratteristica principale della rete radar, che i ricercatori hanno chiamato Civil Drone Systems (CDS) Network, è che, a differenza dei sistemi di monitoraggio di prova basati sulla radiomobile, il sistema è in grado di rilevare eVTOL che non hanno un dispositivo di comunicazione come un chip o un tag. Con l’aggiunta dell’intelligenza artificiale, la soluzione di sicurezza non solo è in grado di rilevare gli ostacoli che bloccano le traiettorie di volo in entrata o in uscita, ma anche di classificarli. Ciò significa che è in grado di classificare oggetti come alberi, uccelli e droni. La rete radar può persino riconoscere le dimensioni di un drone e quanti rotori ha.
Il sistema di sensori esiste come dimostratore ma non è stato ancora miniaturizzato
Mentre l’urbanizzazione continua a progredire, ci aspettiamo che ad un certo punto anche i sistemi di trasporto prendano il volo. Ciò può essere ottenuto solo con l’aiuto di sofisticati sistemi di sicurezza, come la nostra rete modulare e resiliente di nodi radar comunicanti a bassa radiazione, che possono ottenere decollo e atterraggio impeccabili – afferma il ricercatore. Il sistema non è solo allo studio per l’uso nei vertiport, ma in futuro potrebbe anche monitorare i corridoi delle città impiegando i droni da trasporto.
Fonte: Istituto Fraunhofer per la fisica delle alte frequenze e le tecniche radar FHR
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