Il progetto COMP4DRONES, cofinanziato dal programma ECSEL Joint Undertaking e coordinato da Indra, riunisce un consorzio di 48 partner con l’obiettivo di realizzare un ecosistema di tecnologie abilitanti chiave per la sicurezza e l’autonomia dei droni. Modis è tra i partner tecnologici italiani del progetto europeo, insieme a Topview, Aitronik e a diverse Università italiane, tra cui l’Università degli Studi di Sassari e l’Università degli studi dell’Aquila.
Ambizione del progetto è la creazione, in tre anni, di un ecosistema di componenti software, che integra i principi dell’architettura compositiva e modulare, un ecosistema aperto e sostenibile lì dove esistono, al momento, sistemi chiusi e autoreferenziali, una libreria di strumenti indipendenti e scalabili in grado di favorire lo sviluppo di nuove funzionalità dei droni per più domini applicativi e in risposta a molteplici mansioni. Questi sistemi potrebbero abilitare un ulteriore livello di automazione nei processi industriali, energetici, ambientali e dei servizi e, allo stesso tempo, consentire all'uomo di dedicarsi a compiti meno rischiosi e che richiedono maggiore ingegno e precisione. Senza dimenticare i benefici per l’industria del drone, tra tutti una maggiore flessibilità e velocità nei processi che la governano.
L’agricoltura intelligente e di precisione è una strategia di gestione dell’attività agricola che si serve di strumenti tecnologici (come ad esempio i dispositivi GPS) per la raccolta, l’elaborazione e l’analisi dei dati al fine di determinare gli interventi agronomici più efficaci e migliorare così la qualità e la redditività della produzione.
Come spiega Daniela Angela Parletta, Research Engineer di Modis, con l’uso di droni e rover è possibile, ad esempio, determinare con esattezza lo stato di salute delle colture, le possibili carenze idriche o di nutrienti del suolo, identificare malattie o infestazioni da parassiti e attivare autonomamente e in maniera tempestiva i trattamenti necessari. Ma non solo, questa applicazione può avere un impatto rilevante sulla tutela ambientale, riducendo gli sprechi di risorse, come quelle idriche ed energetiche, ed esercitando un controllo mirato sull’uso di erbicidi e pesticidi.
Compito di Modis all’interno di COMP4DRONES è la gestione degli algoritmi alla base della navigazione autonoma del drone. Il contributo innovativo del progetto risiede proprio nell’uso dell’intelligenza artificiale in sostituzione o a supporto del sistema GPS di norma utilizzato. A questo, si unisce un altro rilevante incarico, garantire la sicurezza nelle comunicazioni tramite algoritmi. L’uso di droni, rover o altri sensori, riguarda sempre lo scambio di dati, per questo è essenziale che il collegamento tra questi sia sicuro e protetto da eventuali attacchi informatici o interferenze ambientali.
Modis, specifica Parletta, ha sviluppato due applicativi software: lo Spoofing Detector e il GPS free positioning.
Per quanto raro in un contesto come quello agricolo, può comunque accadere che il segnale GPS del drone venga compromesso da un attacco hacker (esistono sul mercato kit di hackeraggio accessibili a tutti per costi e usabilità). Le possibili conseguenze sono la collisione del velivolo o il cambio di rotta che potrebbero tradursi in un danno per le colture interessate, le persone o il drone stesso. Diventa necessario, dunque, considerare il problema del rilevamento dello spoofing anche in questo campo di applicazione.
Lo Spoofing Detector ha, dunque, la funzione di rilevare attacchi informatici al segnale GPS. È basato su un algoritmo di processing del segnale generato dal ricevitore GPS e su un algoritmo di classificazione basato su tecniche di Machine Learning. Il primo estrae le informazioni significative dalle stringhe NMEA, come il numero di satelliti in vista, quello di satelliti in uso e il valore medio del rapporto segnale-rumore ricevuto e la sua deviazione standard. Il secondo classifica questi dati e produce un segnale binario, che vale 1 in caso di attacco e 0 in condizioni normali. Il software è semplice da usare e installare in un nuovo sistema e non richiede alcun hardware addizionale, il che abbatte notevolmente i costi.
Immaginiamo, poi, di dover monitorare o agire in zone rurali in cui mancano infrastrutture adeguate e in cui la copertura del GPS non è ottimale. In questi casi è necessario adottare un componente che supporti e potenzi il segnale GPS o che lo sostituisca del tutto.
Il GPS free positioning è il secondo componente sviluppato da Modis la cui funzione è appunto stimare la posizione del GPS grazie a un algoritmo di raccolta dati, il quale interroga i sensori per raccogliere le informazioni di cui ha bisogno. A tal fine, vengono utilizzati sensori odometrici per misurare la cinematica del drone, un magnetometro che calcola il campo magnetico terrestre nella posizione del drone e delle misure di distanza da dei riferimenti fissi posizionati nella mappa del luogo di interesse. Queste ultime inviano periodicamente degli ultrasuoni e, in base al tempo di percorrenza, l’algoritmo è in grado di fornire una stima della distanza del drone dai vari riferimenti.
Questo componente non solo permette l’applicabilità dei sistemi droni anche lì dove la copertura satellitare è scarsa, ma può fungere anche da sistema di posizionamento ridondante, consentendo al drone di operare anche quando il segnale GPS subisce delle interferenze. Inoltre, può essere utilizzato per offrire una stima più accurata della posizione combinando il suo segnale con quello del satellite.
Il team del progetto, la cui scadenza è prevista per settembre 2022, è composto da professionisti con competenze ed esperienze eterogenee, ciascuna necessaria nelle diverse e complesse fasi di progettazione e realizzazione. Comprende, tra gli altri, professioni, oggi sempre più indispensabili nel settore, come quella dell’EU Funding Project Manager, del Technical Leader e del Research Engineer.
Proprio Parletta, Research Engineer di COMP4DRONES, racconta perché questo progetto è così importante per il brand:
Lavorare a Comp4Drones è stata un’esperienza totalmente coinvolgente, non solo dal punto di vista tecnico. Un'opportunità di networking con partner accademici e aziendali di calibro internazionale, un progetto cardine per Modis che ci ha permesso di sviluppare e raffinare ulteriormente le nostre competenze nel campo dell'embedded AI.
Non c’è dubbio che un contributo simile, oltre a garantire un impatto sostenibile e maggiore sicurezza, abbatte i costi di produzione e verifica di complesse applicazioni di droni, migliorandone l’efficienza, l’automazione, il controllo e la manutenzione.
Siamo appena all’inizio di quella che è, a tutti gli effetti, una rivoluzione tecnologica e sociale, in cui macchine e uomo interagiscono e si integrano con sempre maggiore frequenza e in ogni aspetto della realtà, una disruption epocale in cui, come ha scritto Econopoly sul Sole 24 ore, sebbene la digitalizzazione abbia rotto i confini culturali tra uomo e macchine, rendendo ogni definizione sfuggente e sfocata, ci dimostra allo stesso tempo che “l’originalità umana può essere valorizzata e incrementata anche e proprio grazie a sistemi tecnologici sempre più efficaci”.