Descripción
El proyecto aborda la vigilancia, protección y sostenibilidad de los entornos naturales haciendo uso de vehículos aéreos o marinos no tripulados (UAV y UMV).
Se trabajará en una nueva estrategia para el aterrizaje preciso de los UAV multirotor, necesario para operaciones de vigilancia, sensado o rescate, basada en la detección de tres desfases en un sistema de osciladores inyectados. También se abordará un nuevo sistema de medida basado en tres generadores cuasi-sincronizados, que permitirá una caracterización realista y completa.
Para la georreferenciación de imágenes y la geolocalización de objetos, se propone un nuevo sistema basado en el funcionamiento colaborativo de dos UAV, equipados con dos cámaras. Para la medida precisa de distancias, se hará uso de radares FMCW secundarios, en los que el objeto (o baliza en el posicionamiento) ayudará a reducir las interferencias. Se investigará en dos nuevas soluciones basadas, respectivamente, en transpondedores superregenerativos y en circuitos paramétricos, utilizables a menor distancia. Los nuevos conceptos se extenderán a la implementación de un sistema de radar FMCW a frecuencias de ultrasonidos.
Para ayudar en la toma de decisiones sobre los riesgos a asumir en operaciones de rescate, se desarrollará un sistema de detección inalámbrica de constantes vitales mediante aproximación al herido o aterrizaje. Se investigarán, optimizarán y compararán nuevas metodologías basadas en radar auto-inyectado y sensores superregenerativos.
Se avanzará en nuevos métodos de transferencia inalámbrica de potencia (WPT) que permitan la recarga energética tanto del UAV como de los sensores desplegados. En WPT de campo cercano se utilizará un nuevo sistema formado por un oscilador acoplado a un resonador no lineal. En WPT de campo lejano se investigará en un nuevo sistema en el que el transmisor, el canal y el receptor componen un mismo sistema oscilador.
Para el sensado in-situ de materiales se investigarán y compararán soluciones novedosas basadas en osciladores que contienen lazos de realimentación adicionales o funcionan en régimen cuasi-periodico. Para el intercambio de información con los sensores desplegados, se explorarán nuevos sistemas de modulación de frecuencia, basados en osciladores acoplados, además del uso de etiquetas con capacidad de generación de portadoras. Para cada circuito/sistema, se desarrollarán nuevas herramientas de análisis, diseño y optimización, lo que permitirá evaluar y comparar las prestaciones de los diferentes conceptos.
El proyecto incluye el desarrollo de todo un entorno de pruebas dron/ROV/sensor que se utilizará para comprobar los resultados de los subproyectos que componen SensUV.
El siguiente diagrama muestra las implementaciones propuestas en el Proyecto, donde se destacan los elementos que se desarrollarán como parte de los objetivos.
Objetivos
Los objetivos generales del proyecto son los siguientes:
- Especificación de los sistemas de comunicación y detección del UAV y el UMV. Definición de los subsistemas in situ y de teledetección para integración en vehículos.
- Mejora del aterrizaje vertical de precisión. Solución basada en la detección de los desplazamientos de fase entre los elementos de un sistema de tres osciladores acoplados. Método de caracterización basado en generadores cuasi-sincronizados. Diseño de multiplicadores de frecuencia basado en IA.
- Geolocalización remota en dron. Georeferenciación de imágenes y geolocalización de objetivos a través de una red colaborativa de dos drones.
- Nuevos sistemas para medir distancias. Predicción de la relación señal-ruido de osciladores super-regenerativos excitados con señales FMCW en el armónico fundamental y segundo. Etiquetas basadas en circuitos paramétricos y osciladores con rectificación. Implementación en UAV y UMV.
- Sensores compactos, sensibles y de bajo consumo de signos vitales y movimiento. Herramientas de análisis y optimización precisas y realistas para radares auto-inyección, radares basados en bloqueo y tracción por inyección, y sensores superregenerativos. Implementación en UAV y UMV.
- Detección de signos vitales de alta sensibilidad mediante una etiqueta bloqueada por autoinyección. Formulación semi-analítica basada en modelos de osciladores no lineales y procedimientos de sustitución. Autoinyección y efectos de bloqueo mutuo. Optimización, caracterización e implementación en un escenario real.
- Sensores de alta portabilidad, permitividad y conductividad basados en circuitos osciladores. Sensores basados en un oscilador periódico con una red de retroalimentación adicional, que contiene una estructura de onda lenta. Funcionamiento cuasi-periódico: sensores basados en puntos excepcionales de degeneración y en la variación de la frecuencia de batido. Herramientas de análisis, optimización, fabricación y pruebas.
- Novedosas implementaciones de recarga con sensor de transferencia de energía inalámbrica por dron. Funcionamiento en campo cercano: oscilador acoplado a un resonador no lineal. Funcionamiento basado en antena: transmisor, canal y receptor componen un único oscilador. Análisis, fabricación y pruebas.
- Nuevos sistemas para el intercambio de información. Generación de portadores mediante efectos paramétricos o oscilación con una etapa de rectificación. Minimización del umbral de potencia de entrada. Modulación de frecuencia mediante el desplazamiento de fase de dos osciladores acoplados. Análisis de ruido de fase.