PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022
TITOLO DEL PROGETTO: HORUS – Holistic On-demand Remote Unmanned Sensing
CODICE CUP: D53D23003880006
Budget: € 74.489,60
Responsabile U.R.: Striccoli Domenico
Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità: Politecnico di Milano, Università degli studi di Trento
Il progetto HORUS – Holistic On-demand Remote Unmanned Sensing si propone di ridefinire il paradigma dello Structural Health Monitoring (SHM) delle infrastrutture civili strategiche, introducendo un sistema olistico, modulare e on-demand basato su sciami di droni e tecnologie avanzate di comunicazione e intelligenza artificiale. L’obiettivo è superare i limiti dei sistemi tradizionali di monitoraggio, fondati su sensori permanenti installati su un numero ristretto di opere, evolvendo verso una piattaforma scalabile e adattiva capace di operare in tempo reale su infrastrutture diverse, anche in condizioni ambientali critiche o post-evento estremo. HORUS pone un focus sull’integrazione tecnologie di Internet of Things (IoT), comunicazioni 5G/6G, cooperative transmission tra droni, algoritmi di machine learning per l’analisi automatica dei dati e digital twin dinamicamente aggiornati. L’obiettivo a lungo termine è l’acquisizione massiva di dati tramite sensori trasportati da droni, la loro trasmissione sicura e a bassa latenza, e l’elaborazione intelligente finalizzata all’individuazione automatica di danni, alla valutazione in tempo reale dell’affidabilità strutturale e al supporto decisionale per la gestione ottimale delle infrastrutture. In tale scenario, HORUS mira a incrementare resilienza, sicurezza e sostenibilità economica della gestione infrastrutturale, riducendo costi e tempi delle ispezioni tradizionali e migliorando la capacità di risposta in situazioni emergenziali.
I risultati raggiunti nell’ambito del progetto HORUS hanno riguardato in una prima fase lo studio della letteratura recente sull’Internet of Drones, con particolare riferimento alle tecnologie di comunicazione per lo scambio di informazioni tra droni e le stazioni di terra, con particolare riferimento agli standard adottati per l'interoperabilità dei droni che includono protocolli di comunicazione, procedure di volo nello spazio aereo controllato e gestione delle risorse, in termini di consumo di energia e larghezza di banda.
In una seconda fase è stato implementato un framework di comunicazione per il monitoraggio remoto dello stato strutturale dei ponti mediante droni, con particolare riferimento alle risorse di banda impiegate nella trasmissione di video compresso in reti cellulari 5G ed oltre (5G-and-Beyond, 5GB). In tale contesto, è stato implementato un testbed sperimentale in cui droni in movimento catturano e spediscono filmati video compressi mediante standard H.264 e H.265, misurando la banda richiesta per portare a termine la trasmissione senza perdite. I risultati raggiunti durante esperimenti condotti sulla trasmissione di un minuto di video in tempo reale con risoluzione di 1280x720 pixel per frame e diversi valori di frame rate (da 15 a 60 frame per secondo), ed utilizzando entrambi gli standard di compressione H.264 e H.265, hanno permesso di quantificare la larghezza di banda media nel range di 20-30 Mbit/s, velocità che possono essere sostenute senza problemi di banda solo dalle reti 5G di ultima generazione.