El ingeniero en Telecomunicaciones por la Universidad Pública de Navarra (UPNA) David Martín Lammerding ha desarrollado en su tesis doctoral un sistema para dotar a los drones de mayor seguridad y autonomía en la toma de decisiones. La investigación ha estado dirigida por los profesores de la UPNA José Javier Astráin Escolá y Alberto Córdoba Izaguirre, ambos, del Departamento de Estadística, Informática y Matemáticas de la Universidad y el primero, además, miembro del instituto de investigación ISC.
David Martín, en la UPNA.
El sistema que propone el nuevo doctor por la UPNA se basa en la creación de una ontología, que es un término utilizado en informática para describir conjunto de conceptos con relaciones entre ellos que permite representar hechos e inferir nuevas relaciones empleando la lógica. Se trata de una base de conocimiento sobre un ámbito concreto (como es el caso de los drones o sistemas aéreos no tripulados), consensuada por personas expertas, que facilita la interoperatividad entre sistemas informáticos.
En esta tesis, se busca lograr que un dron tome decisiones de forma segura y autónoma y que pueda realizar maniobras no previstas inicialmente, como cambiar de rumbo o aterrizar, de tal manera que, con unas condiciones iniciales, se obtengan siempre los mismos resultados. “Los sistemas autónomos presentan un fácil manejo, bajo coste y adaptabilidad a diferentes misiones, además de eliminar tareas repetitivas para quien los pilota, pero plantean retos relativos a su transparencia y confiabilidad que limitan su desarrollo e implantación. En esta tesis se verifica que es posible dotar de autonomía a estos dispositivos empleando sistemas y tecnologías basados en ontologías”.
En concreto, el autor de la tesis doctoral ha creado la ontología “Dronetology” y el sistema Dronetology KIT”, que integra datos de cualquier componente del dron y lo transforma en conocimiento que se inserta en “Dronetology”. A partir de esto, el motor permite tomar decisiones que “Dronetology KIT” traduce a comandos compatibles con la unidad de control de vuelo del dron.
El diseño de “Dronetology KIT” permite adaptarse a cualquier misión del dron e instalarse en cualquier hardware embarcado. Para verificar “Dronetology” y “Dronetology KIT”, David Martín ha diseñado e implementado dos aplicaciones particulares: la recogida eficiente de datos de una red de sensores WSN (Wireless Sensor Networks) y un sistema anticolisión CAS (Collision Avoidance System) para evitar choques incluso en zonas de tráfico aéreo denso.
Mejora en la eficiencia de los trayectos y en evitar colisiones
En el sistema de recogida de datos de una red de sensores, el sistema aéreo no tripulado actúa como un recolector, volando cerca de las ubicaciones de los sensores con el fin de recibir los datos por vía inalámbrica. El conocimiento que adquiere “Dronetology KIT” durante el vuelo le permite modificar el trayecto de la misión cuando no quedan sensores cerca pendientes de recoger sus datos. “En los vuelos reales realizados en las cercanías de Pamplona, se consigue reducir el trayecto un 42%, manteniendo el porcentaje de sensores recogidos. Así, a partir de los resultados obtenidos, se concluye que Dronetology KIT toma decisiones autónomas que mejoran la eficiencia del vuelo del dron, ya que reducen el trayecto y el consumo de batería, ampliando el área de recogida”, detalla el autor de la tesis.
El segundo caso de aplicación es un sistema anticolisión basado en “Dronetology KIT” que permite colaborar con otros drones para coordinar velocidades y reducir colisiones. Si no es posible esta colaboración, el sistema realiza una maniobra de cambio de rumbo. “Por cuestiones de seguridad y de coste, se emplea un simulador “hardware in the loop” para poder verificar el sistema anticolisión. Este simulador integra software con hardware con el fin de conocer el comportamiento del sistema autónomo, ejecutándose en una plataforma hardware real en la que las entradas son simuladas”, explica David Martín. Los resultados obtenidos confirman que los drones equipados con “Dronetology KIT” reducen significativamente las colisiones comparándolo con los que no lo tienen, incluso en condiciones de tráfico denso.
Como explica el autor de la tesis, de los resultados obtenidos se concluye que “Dronetology” y el sistema embarcado “Dronetology KIT” permiten tomar decisiones autónomas basadas en el conocimiento que se obtiene de los datos recogidos de los sensores embarcados. Con este conocimiento se obtienen decisiones que mejoran la eficiencia y la seguridad de la misión del dron.
Breve CV de David Martín Lammerding
David Martín Lammerding realizó Ingeniería de Telecomunicaciones por la UPNA, carrera que concluyó con la calificación global de sobresaliente. Tras trabajar como gestor de proyectos informáticos o desarrollador en las empresas New Media Publishing, Jazztel y S21 Sec Cibersecurity Services, realiza actualmente su labor profesional como gestor de proyectos en la empresa Sociedad de Tasación.
David Martín ha publicado artículos científicos en revistas como “IEEE Internet of Things Journal”, “Expert Systems with Applications” o “International Journal on Advances in Intelligent Systems”. Desde 2017, imparte docencia como profesor asociado en la Universidad Pública de Navarra (UPNA) en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación en varias asignaturas del Grado en Ingeniería Informática.