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Autonomous Unmanned Aerial Systems for Marine and Coastal Monitoring

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Velivoli senza pilota perfezionati per una migliore gestione marina

La spinta verso attività marittime e marine in ambienti più remoti e più difficili richiede nuovi approcci e tecnologie. MarineUAS ha dato a 16 giovani ricercatori le competenze e le conoscenze per provare a svilupparli.

Alimenti e Risorse naturali icon Alimenti e Risorse naturali

Le vaste coste e aree economiche dell’Europa che si estendono fino agli oceani Atlantico e Artico sono difficili da monitorare e gestire. Per questo scopo vengono generalmente impiegati grandi navi da ricerca, boe, satelliti e aeromobili con equipaggio che, oltre a fornire una copertura limitata, comportano anche costi finanziari elevati. Oceani e coste risultano quindi relativamente sottocampionati con una conseguente carenza di dati con le informazioni richieste su spazio, tempo e caratteristiche. I sistemi autonomi di velivoli senza pilota (UAV, Unmanned Aerial Vehicle) vengono sempre più utilizzati come soluzione. Essi offrono elevata resistenza, costi ridotti, flessibilità, rapidità di implementazione e maggiore accuratezza/risoluzione, con rischi ridotti per l’uomo e per l’ambiente. Ma lo sfruttamento della tecnologia è complesso e richiede conoscenze interdisciplinari che implicano test approfonditi sul campo e certificazione di aeronavigabilità per soddisfare gli standard stabiliti dalle autorità aeronautiche. Per agevolare tutto questo, il progetto MarineUAS (Autonomous Unmanned Aerial Systems for Marine and Coastal Monitoring), finanziato dall’UE, ha formato 16 ricercatori all’inizio della carriera in diversi paesi, creando un ambiente collaborativo che ha beneficiato della vasta conoscenza, esperienza sul campo e strutture dei partner per migliorare le tecnologie.

Maggiore visuale dall’alto

Lo spiegamento degli UAV è volto ad aumentare le capacità delle navi da ricerca, fornendo agli scienziati e alle agenzie governative una «visuale dall’alto» significativamente migliore. Il design degli UAV varia da macchine multi-rotore con capacità di volo stazionario e decollo e atterraggio verticale (VTOL, Vertical-Take-Off-and-Landing) a UAV ad ala fissa a lunga autonomia, alta resistenza ed elevata velocità. I ricercatori sono stati inseriti in importanti gruppi di ricerca europei dove hanno avuto accesso al software e alle strutture sperimentali necessarie per sviluppare e testare nuove teorie e tecnologie. «Nessuna singola nazione ha la piena competenza di ricerca richiesta per preparare adeguatamente i ricercatori europei per queste attività impegnative, motivo per cui i partner del consorzio erano così preziosi», afferma il prof. Tor Arne Johansen del Dipartimento di Ingegneria Cibernetica presso l’Università norvegese di Scienza e Tecnologia (NTNU, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet). I ricercatori hanno costruito e testato sperimentalmente prototipi per migliorare la misurazione del vento e l’elaborazione intelligente, nonché metodi per l’atterraggio sicuro di UAV ad ala fissa su piccole imbarcazioni e la capacità degli UAV di resistere a condizioni meteorologiche avverse. Altre caratteristiche, quali la prevenzione delle collisioni che consente un uso più efficiente dello spazio aereo condiviso, sono state testate in simulazione. Inoltre, agli UAV sono stati assegnati livelli più elevati di autonomia e intelligenza, con alcuni appositamente adattati per dare loro la capacità di lavorare in tandem con veicoli di superficie e sottomarini senza equipaggio, ad esempio per lo scambio di dati.

Gestione marina a prova di futuro

La protezione e la gestione sostenibile delle risorse marine è un obiettivo politico importante per l’UE, come indicato nella sua Strategia per la ricerca marina e marittima. «I risultati di MarineUAS contribuiscono in diversi modi, ad esempio aumentando la capacità e l’efficienza della ricerca e del salvataggio marittimi, in particolare nell’Artico. Allo stesso modo, queste tecnologie che monitorano l’ambiente, la pesca e le frontiere per un’efficace gestione delle aree marine protette, apportano anche importanti benefici alla scienza del clima, in quanto forniscono indicatori chiave dei cambiamenti climatici», afferma il prof. Johansen. Attualmente, i partner industriali del progetto hanno in programma di utilizzare le tecnologie sviluppate per la gestione del traffico aereo senza pilota (UTM, unmanned air traffic management), l’ispezione delle infrastrutture costiere e marittime e con lo spiegamento di UAV che possono operare dalle navi in qualsiasi condizione meteo. Questa ricerca è stata intrapresa con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie.

Parole chiave

MarineUAS, velivolo senza pilota, monitoraggio marino, area protetta, cambiamenti climatici, pesca, Artico, oceani, coste, ambiente, subacqueo

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