OPEN INNOVATION SUDTIROL

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Antonio Corti
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1 OPEN INNOVATION SUDTIROL Ricerca di dispersi in montagna Prevenzione incendi Luca Amadei

2 L'idea proposta racchiude due possibili applicazioni di utilizzo del drone: Ricerca di dispersi in montagna Prevenzione incendi Si è scelto di proporre queste due applicazioni poiché, pur appartenendo ad ambiti molto diversi, sono molto simili a livello concettuale, tecnico e di setup del drone. Il presente testo vuole essere un insieme di idee e possibili implementazioni di particolari funzionalità di queste due applicazioni. Si è cercato di analizzare superficialmente anche alcuni aspetti tecnici, ma visto lo stato preliminare di tutte le idee proposte è ancora da valutarne in dettaglio la fattibilità. Setup del drone Drone munito di termocamera orientata verso terra, videocamera per FPV (First Person View) orientata nella direzione del moto con possibilità di variarne l'inclinazione verticale, link dati bidirezionale per telemetria e caricamento waypoint, sensori per navigazione autonoma (gps, altimetro, magnetometro) Applicazione "Ricerca dispersi in montagna" Modalità manuale: L'operatore controlla il drone utilizzando il sistema FPV, al video sono sovrapposti in realtà aumentata i dati di telemetria e l'output della termocamera in modalità picture in picture.

Modalità semiautomatica: L'operatore mantiene il link FVP e la possibilità di controllare il drone (per motivi di sicurezza e scarsa chiarezza/mancanza di leggi che regolamentino il volo di veicoli

3 Modalità semiautomatica: L'operatore mantiene il link FVP e la possibilità di controllare il drone (per motivi di sicurezza e scarsa chiarezza/mancanza di leggi che regolamentino il volo di veicoli autonomi) ma il drone si muove in maniera autonoma utilizzando i sensori gps, altimetro e magnetometro. In questa modalità si fornisce tramite la base station un'area entro la quale effettuare la ricerca e le quote di sicurezza minima e massima, il drone ottimizza il percorso per coprire tutta l'area di ricerca assegnata considerando altitudine, FOV della termocamera e risoluzione desiderata (massima area mappata su un pixel). In caso di possibile ritrovamento, ovvero aree di pixel con gradiente termico rilevante rispetto ai pixel adiacenti il drone segnala all'operatore il possibile ritrovamento e scende di quota (mantenendosi entro i limiti di sicurezza) per aumentare la risoluzione.

Applicazione "Prevenzione incendi" Il gradiente termico molto elevato delle fiamme rispetto all'ambiente, permette di poter valutare due possibilità: 1) volo a quota più alta per controllare un'area

5 Applicazione "Prevenzione incendi" Il gradiente termico molto elevato delle fiamme rispetto all'ambiente, permette di poter valutare due possibilità: 1) volo a quota più alta per controllare un'area più vasta 2) utilizzare un array di sensori infrared (ad esempio: Thermometer-Sensors/MLX aspx) sacrificando la risoluzione (questo genere di trade-off ovviamente saranno da valutare eventualmente in una fase più avanzata) ma con notevole risparmio economico rispetto alla termocamera. Funzione "ricerca ad ampio raggio" Si utilizza l'output della videocamera per FPV per un algoritmo di visione artificiale di smoke detection (ad esempio, per avere un'idea di possibile implementazione: Esempio di possibile applicazione: il drone sale di quota per avere maggiore campo visivo e compie una rotazione in maniera tale da acquisire un numero di immagini che coprano i 360, le immagini vengono analizzate dall'algoritmo di smoke detection. In caso di rilevamento di fumo questo viene segnalato all'operatore tramite augmented reality e il drone (se in modalità semiautomatica) avanza nella direzione del fumo e utilizza la termocamera o l'array di sensori infrared per rilevare la presenza di un principio di incendio.

7 In entrambe le applicazioni si sono pensate due funzionalità aggiuntive: autorientro e wire detection. Funzione "autorientro": Funzione di stima dell'autonomia residua e rientro automatico alla base station con memorizzazione dello stato della ricerca (per rientro, cambio batteria, ripartenza e ripresa ricerca rapida). Funzione "wire detection": Nel volo a bassa quota riveste grande importanza sviluppare una tecnologia in grado di rilevare eventuali cavi sospesi che potrebbero entrare in collisione con il velivolo. Si è pensato ad un algoritmo di visione artificiale per identificare cavi di alta tensione o funivie elaborando l'output della videocamera per FVP (ad esempio, per avere un'idea di possibile implementazione: Nella modalità manuale il rilevamento di cavi e di una possibile situazione di collisione con essi vengono segnalate tramite augmented reality e un allarme. Nella modalità semiautomatica l'output dell'algoritmo contribuisce in maniera determinante al controllo di quota e traiettoria del drone. Quando operante in modalità "Wire detection" occorre modificare l'inclinazione verticale della camera (per questo motivo montata su un servomotore) in funzione del moto del drone, in maniera che nel caso di salita di quota verticale sia orientata verso l'alto e in caso di discesa di quota sia orientata a terra. Nella modalità semiautomatica dall'analisi di frame successivi si identifica la posizione e il moto relativo del drone rispetto ai cavi andando a fornire dati per il tracciamento della traiettoria utile ad evitare la collisione.

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