I sistemi di monitoraggio che utilizzano reti di sensori terrestri sono ampiamente usati ed universalmente riconosciuti come uno strumento prezioso per garantire la prevenzione, la previsione e la protezione contro eventi critici quali catastrofi naturali o minacce alla sicurezza.
Tuttavia, tali dispositivi potrebbero subire dei danni proprio in quelle situazioni critiche in cui sarebbero più utili (ad esempio in aree colpite da disastri naturali come terremoti, eruzioni vulcaniche e inondazioni).
Questa ricerca mira a sfruttare i veicoli aerei senza pilota (UAVs) per ottenere le prime informazioni in scenari critici e in zone in cui verosimilmente è necessario salvare delle persone. In un primo tempo il movimento e coordinamento di questi dispositivi verranno studiati in uno scenario semplificato, quindi come dispositivi di una rete omogenea e centralizzata, poi si proporrà un utilizzo congiunto con i dispositivi terrestri già presenti, dando così luogo ad una rete ibrida.
Studi accurati ed estensivi sull'uso di una flotta di UAVs non sono noti in letteratura. Per questo, il nostro obiettivo consiste nell'individuare le principali problematiche, modellarle come problemi su grafi e, infine, proporre soluzioni algoritmiche efficienti che risultino il più aderenti possibile agli scenari reali.
Gli algoritmi verranno poi testati sia tramite simulazioni che con sperimentazioni che utilizzano UAVs.
Come già evidenziato, l'utilizzo degli UAVs è stato proprosto in vari ambiti applicativi, tra cui il monitoraggio meteo, la rilevazione di incendi in zone boschive, il controllo del traffico, il trasporto di merci, ecc. [CCJ04]. Si cominciano inoltre a trovare in letteratura proposte per il monitoraggio di aree critiche dopo un disastro [TGG12,Aal13].
Invece, il loro utilizzo per coadiuvare squadre di salvataggio di persone in pericolo, per quanto è a nostra conoscenza, è assolutamente nuovo e molto promettente.
Già i droni commerciali possono essere in qualche modo utilizzati per monitorare aree relativamente vaste in tempi abbastanza brevi: l'immediata disponibilità di foto e video apporterebbe infatti una svolta nelle missioni di ricerca e salvataggio, al momento tradizionalmente condotte da squadre di uomini e cani. Ad esempio, fornire ai soccorritori immagini ad alta risoluzione della superficie monitorata risulta fondamentale per poter individuare un ferito in breve tempo.
Una flotta di UAVs che cooperino tra loro sarebbe anche più utile, in quanto essi potrebbero essere in grado di sorvolare in modo autonomo sia zone di cui non si ha una conoscenza totale, sia aree a cui non è possibile arrivare con droni radiocomandati da terra.
Chiaramente in tal caso è necessario fare in modo che essi "prendano delle decisioni": sulla direzione da prendere per evitare le collisioni, sulla zona da sorvolare per evitare di monitorare aree già perlustrate, sull'opportunità di soffermarsi ulteriormente su un punto in cui potrebbero trovarsi persone ferite. Per consentire questo, i nostri obiettivi sono di due tipi: da un lato vogliamo proporre nuovi algoritmi per determinare le rotte migliori degli UAVs e dall'altro vogliamo progettare protocolli per garantire la necessaria comunicazione all'interno della flotta di UAVs e con eventuali sensori a terra. In entrambi i casi si mirerà a fornire una garanzia a priori sulla qualità della soluzione fornita; in particolare, le performance degli algoritmi saranno testate sperimentalmente confrontando le soluzioni con delle limitazioni inferiori sulla misura della soluzione, ottenute rilassando la formulazione MILP del problema.
I proponenti ritengono che uno studio estensivo di queste problematiche abbia delle enormi potenzialità e delle importanti ricadute, dovute alla totale novità dell¿utilizzo di una flotta di UAVs per coadiuvare squadre di soccorso. Inoltre, fin ora le squadre di UAVs sono sempre state usate sotto la stretta sorveglianza umana (si veda ad es. [Kal12]), mentre questo progetto si prefigge di rendere gli UAVs il più autonomi possibile, e questo costituirebbe un deciso avanzamento nello stato dell¿arte.
RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI:
* [Aal13] M. Asadpour, D. Giustiniano, K.A. Hummel, S. Egli. UAV Networks in Rescue Missions. Proc. WiNTECH¿13.
* [CCJ04] V. Crespi, W. Chung, A.B. Jordan. Decentralized Sensing and Tracking for UAV Scheduling. Proc. Sensors, and Command, Control, Communications, and Intelligence (C3I), 2004.
* [Kal12] G.J.M. Kruijff et al. Rescue Robots at Earthquake-Hit Mirandola, Italy: a Field Report. IEEE International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR), 2012.
* [TGG12] G. Tuna, V.C. Gungor, K. Gulez. An autonomous wireless sensor network deployment system using mobile robots for human existence detection in case of disasters. Ad Hoc Networks (2012).