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Avances en tecnología de drones segura para el espacio aéreo urbano con los proyectos europeos Labyrinth y Drone4Safety

Publicado: 14/09/2023

El proyecto europeo Labyrinth y la iniciativa hermanada Drone4Safety concluyeron el pasado mes de mayo después de tres años de trabajo centrados en el desarrollo de tecnología de drones segura. Los resultados conseguidos contribuirán a avanzar hacia un espacio aéreo urbano con cada vez más aeronaves que ofrecerán diferentes servicios de manera eficiente y segura.

proyectos europeos Labyrinth y Drone4Safety
Los proyectos Labyrinth y Drone4Safety han trabajado en el desarrollo de tecnología de drones segura.

La tecnología de drones tiene el potencial de ayudar a mejorar la seguridad y la eficacia del transporte civil. Sin embargo, los drones no pueden volar a baja altura en la mayoría de entornos civiles debido a que las tecnologías de guía y control remoto todavía no han alcanzado el nivel de madurez necesario. Además, para extender su uso de forma segura resulta fundamental contar con un sistema de gestión del tráfico aéreo para drones.

En este contexto, los proyectos europeos Labyrinth (Unmanned traffic management 4d path planning technologies for drone swarm to enhance safety and security in transport) y Drone4Safety (Inspection Drones for Ensuring Safety in Transport Infrastructures) celebraron un evento final de difusión el 22 de mayo de 2023 en las oficinas de la Organización europea para la seguridad de la navegación aérea (Eurocontrol), en Bruselas, para presentar los resultados finales, intercambiar conocimientos y fomentar oportunidades de networking.

proyecto Drone4Safety
Drone4Safety ha construido un sistema de drones cooperativo, autónomo, autorrecargable y de funcionamiento continuo para realizar inspecciones de las infraestructuras de transportes.

Labyrinth, coordinado por la Universidad Carlos III de Madrid, ha sido ejecutado por entidades europeas de España, Alemania, Austria, Italia y Bélgica. Ha contado con un presupuesto global de 5.291.805 euros, con una aportación de 4.957.076,25 euros por parte de la Unión Europea.

El consorcio del proyecto ha trabajado de junio de 2020 a mayo de 2023 en el diseño y desarrollo de aplicaciones para transformar el tráfico de drones y acelerar los cambios en la normativa europea. Entre los socios españoles, figuran el Ayuntamiento de Madrid y la Jefatura Central de Tráfico.

Planificación de rutas 4D, comunicación 5G y ciberseguridad

Labyrinth ha apoyado la acción urgente en la dimensión del espacio aéreo de SESAR (Single European Sky ATM Research) para el desarrollo del U-space, un nuevo marco diseñado para integrar las operaciones de drones a niveles bajos (a menos de 120 metros de altura) en la infraestructura del espacio aéreo europeo existente. Entre las pruebas de vuelo llevadas a cabo, figuran las desplegadas en el puerto de La Spezia (Italia) y en el aeródromo de La Nava en Segovia.

Se han utilizado algoritmos de planificación de rutas 4D y servicios U-space para crear y validar aplicaciones de enjambres de drones. Para lograr sus objetivos, Labyrinth se ha centrado en el desarrollo de un sistema de planificación centralizado capaz de comunicarse con drones dentro de un área designada.

pruebas del proyecto Labyrinth en Segovia
Labyrinth ha llevado a cabo pruebas de vuelo de drones en el aeródromo de La Nava en Segovia.

Este sistema ha demostrado ser capaz de procesar los puntos de origen y destino de los drones, calcular rutas libres de colisiones y facilitar la integración del sistema autónomo de control del tráfico aéreo. Con la creación de esta infraestructura integral, el propósito es extender las aplicaciones de drones en diversos sectores, incluidos el transporte por carretera, situaciones de emergencia, puertos y aeropuertos.

En el transporte por carretera, Labyrinth proporciona una plataforma de control del tráfico que utiliza datos de sensores de drones para transformar la vigilancia, con funciones como el control de velocidad, la estimación de la distancia entre vehículos y la identificación de matrículas.

En el ámbito de los puertos, la monitorización continua mediante drones permite mejorar la seguridad portuaria y la gestión de las instalaciones. En el transporte aéreo, el proyecto propone una aplicación de enjambre de drones para mejorar la seguridad y la eficiencia mediante la realización de tareas como ahuyentar aves para evitar colisiones, comprobar la infraestructura e impedir el acceso no autorizado a zonas restringidas.

dron
Entre otras cosas, se busca extender las aplicaciones de drones en el transporte por carretera, situaciones de emergencia, puertos y aeropuertos.

De cara a situaciones de emergencia, los drones pueden emplearse en operaciones de vigilancia durante eventos masivos, ayudando a identificar rutas de evacuación y puntos de asistencia médica, así como facilitando la comunicación con los servicios sanitarios y de seguridad.

Durante los tres años de trabajo del proyecto, los aspectos técnicos clave han sido la planificación de rutas 4D, la comunicación 5G y la ciberseguridad. Así, se han desarrollado algoritmos fast marching square para la planificación de trayectorias, aprovechando escenarios simulados en 3D y restricciones de red para garantizar una navegación segura. Por su parte, el uso de la tecnología 5G ha permitido la comunicación continua entre drones y operadores, eliminando la línea de visión o los enlaces de radio. Por último, para asegurar la ciberseguridad se han empleado técnicas de cifrado sólidas, junto con medidas para detectar y mitigar posibles ataques a los sistemas de drones.

Drones4Safety: seguridad de las infraestructuras de transportes

Por su parte, el proyecto hermanado Drones4Safety también se ha desarrollado durante tres años bajo la coordinación de la Universidad de Dinamarca del Sur. Del presupuesto total de 3.733.751,25 euros, la Unión Europea ha aportado 3.533.192,50 euros.

Diversos expertos han trabajado en la construcción de un sistema de drones cooperativo, autónomo, autorrecargable y de funcionamiento continuo para realizar inspecciones autónomas, precisas y frecuentes de las infraestructuras de transportes.

Se ha basado en dos casos de uso que han abordado gran parte de las infraestructuras de transporte europeas: ferrocarriles y puentes. El nuevo sistema se pone a disposición de operadores ferroviarios y de puentes para labores de supervisión en remoto del estado de las infraestructuras y para la generación de informes en caso de detectarse algún defecto. El proyecto ha empleado mapas satelitales abiertos y ha desarrollado y mejorado algoritmos de inteligencia artificial (IA) para optimizar los resultados de las inspecciones.

prueba de Drone4Safety
En el viaducto de una ruta ferroviaria de Italia, Drone4Safety ha validado algunas de las principales funcionalidades desarrolladas en el proyecto.

La primera prueba al aire libre del proyecto se llevó a cabo en una parte de un largo viaducto en una ruta ferroviaria cerca de Costigliole D’Asti, en la provincia de Asti, en Piamonte (Italia).

Se instaló una base operativa en un aparcamiento cercano al puente y se emplearon las unidades móviles de Eucentre como centro de coordinación in situ para la gestión de operaciones, el procesamiento de datos y garantizar la recarga y la conexión 4G. Entre las actividades planificadas, se realizó un intenso trabajo de evaluación regulatoria y de seguridad de riesgos.

En este escenario real, se validaron algunas de las principales funcionalidades desarrolladas en el marco del proyecto: sistema de enjambre, control de misión y navegación autónoma, algoritmo de posicionamiento basado en LiDAR y algoritmos de inteligencia artificial para la detección de fallos/elementos para puentes y vías ferroviarias.

Otro ensayo al aire libre de Drones4Safety se desplegó en el Centro de Validación y Pruebas Wegberg-Wildenrath de Siemens Mobility en Alemania. En este caso, se validó la reconstrucción 3D, el sistema de enjambre, el control de misión y la navegación autónoma, la recolección de energía y los algoritmos basados en IA para la detección de fallos en ferrocarriles.

El espacio aéreo urbano integrará cada vez más vehículos

Los resultados obtenidos por Labyrinth allanarán el camino para realizar cambios normativos, reducir costes y generar nuevos modelos de negocio en la Unión Europea, lo que beneficiará a las entidades públicas y privadas responsables de gestionar y regular las infraestructuras de transporte.

drones en el espacio aéreo urbano
El consorcio del proyecto Labyrinth continuará investigando y desarrollando un modelo innovador de espacio aéreo urbano.

De cara al futuro, el consorcio del proyecto tiene previsto seguir investigando y desarrollando un modelo de espacio aéreo urbano capaz de integrar un número cada vez mayor de vehículos aéreos con diferentes servicios, garantizando la eficiencia y evitando conflictos. Este desarrollo futuro se basa en un marco regulatorio común que crea valor añadido para los usuarios finales y demuestra los beneficios comerciales de implementar estas soluciones.

Publicado en: Movilidad Urbana Etiquetado como: Ciberseguridad, Drones, Telemetría

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