Multisensor based Fully Autonomous Non-Cooperative Collision Avoidance System for UAVs

L'obiettivo principale della tesi di dottorato è stato quello di sviluppare in forma prototipale un sistema in grado di consentire ad un velivolo non pilotato l’individuazione ed il tracciamento di ostacoli in volo, al fine di evitare potenziali collisioni. L’attività di ricerca si inquadra nelle tematiche dell’integrazione dei velivoli non abitati nello spazio aereo civile, ed è stata svolta nell’ambito del progetto TECVOL del Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA). Le metodologie sviluppate sono state teoriche, numeriche e sperimentali. E’ stato progettato, codificato e testato in ambiente di simulazione un insieme di algoritmi per la fusione in tempo reale delle misure prodotte da diverse tipologie di sensori (radar ed elettro-ottici). La messa a punto degli algoritmi e la stima delle prestazioni è stata seguita da una fase di ingegnerizzazione finalizzata all’installazione del sistema hardware/software su un velivolo del CIRA, che sarà utilizzato nei prossimi mesi come piattaforma di test del sistema anti-collisione. I principali risultati ottenuti hanno riguardato innanzitutto, dal punto di vista teorico, la definizione di un algoritmo multi-sensore per il tracciamento degli ostacoli in volo, basato su un filtro di Kalman esteso e sulle misure di un sensore principale (radar) e di sensori ausiliari (elettro-ottici). Un’estensiva campagna di simulazioni numeriche ha permesso di mettere in evidenza da un lato la capacità del sistema multi-sensore di soddisfare i requisiti legati alla sicurezza del volo, dall’altro la possibilità dell’implementazione in tempo reale con sistemi di calcolo standard. Per quanto riguarda l’integrazione del sistema, l’attività sperimentale condotta ha permesso di realizzare un prototipo completo, che consentirà a breve di condurre una campagna di test per la dimostrazione in volo della capacità autonoma di collision avoidance da parte di un aereo non pilotato. I risultati di tali test potranno avere ricadute tecnologiche immediate nell’ambito dello sviluppo di sensori anti-collisione di nuova generazione.