ESMARTCITY, 24/04/2024
El informe titulado ‘Investigación e innovación en drones en Europa’ del Centro Común de Investigación (JRC) de la Comisión Europea analiza las tendencias, desafíos y logros recientes de los proyectos europeos de I+i en aeronaves no tripuladas y movilidad aérea urbana. El estudio identifica iniciativas relevantes utilizando la base de datos del Sistema de Información y Monitorización de la Investigación y la Innovación en Transporte (TRIMIS) y evalúa su contribución al avance tecnológico y a la investigación sobre impactos medioambientales y socioeconómicos. Además, señala la dirección que seguirá la investigación en este campo en el futuro.
Usando la base de datos TRIMIS, se han identificado 152 proyectos europeos dedicados a la I+i en drones. Cuentan con financiación de programas como Horizonte 2020, Horizonte Europa, FP7, Connecting Europe Facility, Interreg, el Fondo de Defensa Europeo o el Banco Europeo de Inversiones. Organizaciones de España, Alemania, Francia, Italia y Bélgica son las participantes más activas, mientras que un 20% de estas iniciativas son lideradas por entidades españolas.
En el plano tecnológico, el sector de los drones enfrenta desafíos como la integración de la inteligencia artificial, la robótica y los semiconductores. Desde la perspectiva política, los objetivos son fomentar la I+i en tecnologías de drones para mantener la ventaja competitiva de Europa y el liderazgo tecnológico, así como garantizar la integración segura de los drones en el espacio aéreo europeo, minimizar los riesgos operativos y abordar las preocupaciones relacionadas con la privacidad y la seguridad. Todo ello en consonancia con los objetivos climáticos y de sostenibilidad de la UE.
Alrededor del 72% de los proyectos analizados se alinean con las políticas europeas y contribuyen a varias acciones clave de la Estrategia para los Drones 2.0 de la Unión Europea, que tiene por objeto alcanzar un ecosistema de drones inteligente, sostenible y competitivo.
Investigación e innovación en drones y sus subsistemas
En el ámbito de los vehículos y sus subsistemas, los principales logros incluidos en el informe están relacionados con las tecnologías que conducen a un concepto de drones holístico y con sistemas de propulsión, aerodinámica, eficiencia energética y aumento de la autonomía y la carga útil. Asimismo, los proyectos europeos han logrado aumentar la resiliencia de estos dispositivos ante condiciones ambientales desafiantes.
En este sentido, el dron del proyecto Arcopter opera satisfactoriamente con fuertes vientos gracias a un sistema de control innovador que permite que las alas roten 360º; mientras que el de Extremdron, con sistemas de disipación de calor y sensores que detectan compuestos explosivos, funciona en condiciones de altas temperaturas, incendios, radiaciones nucleares o fuertes campos electromagnéticos.
La iniciativa Drodinamics ha desarrollado un dron de carga que puede transportar hasta 350 kilos y tiene una autonomía de vuelo de 2.500 kilómetros, y QLEX CREO ha diseñado un vehículo para llevar suministro médico con una autonomía de unos 250 kilómetros. Por su parte, Hoppersup ha creado un dispositivo estable para transportar grandes volúmenes de agua, equipado con un sistema de pulverización capaz de cubrir una gran superficie de intervención; el dron del proyecto Skye, para operaciones interiores, ofrece una novedosa solución GPS para interior que permite un funcionamiento totalmente autónomo y seguro; el de Huuver integra dos modalidades de transporte, terrestre y aéreo, en un solo vehículo; y el de Wingtraone permite el aterrizaje en pequeñas áreas de 2m x 2m.
Por otro lado, los proyectos Uavendure I y II y Apollo han optimizado la propulsión con energía eléctrica, Percevite ha diseñado un paquete de procesamiento y un sensor ligero que detecta obstáculos combinando información e intercambiando datos con otras aeronaves, Odessa ha desarrollado un sensor pequeño y ligero de corto alcance para la detección de obstáculos que fusiona tecnología de radar derivada de sistemas avanzados de asistencia al conductor con algoritmos de procesamiento de imágenes, y Adacorsa usa radares, LiDAR, cámaras 3D, hardware y software para combinar sensores precisos con análisis de datos.
La iniciativa AST-FCS_VF propone un sistema de control de vuelo autoajustable adaptativo que se integrará en los sistemas existentes, y Airsens se ha centrado en los enjambres de drones en los que cada dispositivo actúa como un agente autónomo, comunicándose y colaborando con los drones circundantes para detectar y evitar obstáculos. En cuanto a Autofly, ha impulsado una plataforma para el funcionamiento autónomo de los drones que utiliza algoritmos avanzados para orientación y navegación basadas en visión, detección y seguimiento en tiempo real, posicionamiento visual e inspección autónoma. También permite una comunicación constante con el centro control con un uso mínimo del ancho de banda de la red.
Seguridad de las operaciones
La seguridad es el eje central de una gran parte de los proyectos de I+i analizados. Se han estudiado aspectos como la gestión eficiente del tráfico aéreo, sistemas para evitar colisiones, separación mínima, navegación, comunicación e interacción entre usuarios, drones híbridos con sistemas de propulsión de emergencia y prototipos de paracaídas.
Se han registrado avances en los sistemas de sensores, para evitar colisiones, de control adaptativos y de control de vuelo autoajustables; en la comunicación con otros drones e infraestructuras y en navegación autónoma. Igualmente, se ha progresado con tecnologías de vigilancia, alerta temprana y protección de aeropuertos contra amenazas de drones.
Estos desarrollos se alinean con las políticas y reglamentos de seguridad y la especificación de requisitos para el espacio aéreo y las aeronaves, especialmente en el contexto de la integración segura de drones y operaciones de aeronaves eléctricas no tripuladas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) pilotadas para el uso compartido del espacio aéreo.
En el ámbito de las medidas regulatorias y la estandarización, se han proporcionado recomendaciones a la Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea y se han establecido procesos estandarizados para la gestión de la información del U-space. También se han propuesto modificaciones en la legislación para proteger los aeropuertos.
Infraestructura de apoyo
Aunque los proyectos estudiados en el informe denotan una falta de infraestructura para apoyar la incorporación de los drones al espacio aéreo, algunos de ellos han abordado aspectos como el suministro de energía, los sistemas de aterrizaje y la infraestructura de recarga.
Como resultado, se han desarrollado sistemas de drones autónomos de reparto y de transporte, sistemas de aterrizaje para condiciones difíciles, mejoras en las comunicaciones, la navegación y la vigilancia; se ha adaptado la infraestructura de telecomunicaciones para mejorar y securizar la comunicación, la navegación y el tráfico; y se han aplicado los servicios GNSS (sistema global de navegación por satélite) y EGNOS (servicio europeo de navegación geoestacionaria superpuesta) para la gestión de los drones en entornos de movilidad aérea urbana.
En concreto, el proyecto Realise Grolas ha promovido un sistema de aterrizaje móvil; 5G!Drones ha demostrado que la infraestructura 5G puede soportar el funcionamiento simultáneo de varios tipos de servicios de drones mediante la segmentación de la red y Sapient integra estimaciones precisas de las trayectorias de los vuelos para optimizar la gestión.
Desarrollo del U-space
Según el informe, el desarrollo del U-space, el sistema europeo para gestionar el tráfico de drones de forma segura, ha abordado desafíos como la gestión del tráfico aéreo en las ciudades, el aumento de la densidad de las operaciones de vuelo, la comunicación entre pilotos y controladores, la optimización de la trayectoria y la necesidad de regulación.
Se ha explorado la integración de la gestión del tráfico aéreo en las redes intermodales, incorporando aviones pilotados en remoto en los procedimientos de control del tráfico aéreo y mejorando el uso del espacio aéreo controlado, en particular dentro de los aeropuertos. También se han desarrollado métodos de prevención de colisiones y se trabajado en la definición de las distancias mínimas de separación, herramientas para la automatización de la gestión del tráfico aéreo y sistemas de gestión del tráfico no tripulado.
Algunas iniciativas analizadas han realizado demostraciones a gran escala para probar conceptos del U-space en entornos operativos y evaluar su madurez, así como han desarrollado soluciones específicas. En base a los resultados del proyecto Metropolis, su continuación Metropolis 2 testeó en un entorno simulado varios servicios de movilidad aérea urbana, que después se han validado en entornos reales.
Los algoritmos de aprendizaje automático de la iniciativa Usepe evitan conflictos de manera automatizada, el proyecto Bubbles ha desarrollado algoritmos que calculan la probabilidad de colisión entre drones para establecer la separación mínima aceptable, Oneskyconnect ha desarrollado un sistema que permite que las aeronaves compartan espacio sin colisionar, Amu-Led y Uspace4UAM han validado operaciones en el U-space para diferentes escenarios urbanos, como taxis aéreos, servicios de emergencia, entrega de mercancías y encuestas; y Tindair ha demostrado la integración segura de los drones en un denso espacio aéreo urbano.
También destacan Podium, que ha llevado a cabo 185 vuelos de demostración para evaluar el estado del U-space y hacer recomendaciones para desarrollos futuros; Impetus, que ha utilizado un entorno basado en la nube para dar respuesta a múltiples usuarios con diversos modelos de negocio y garantizar la calidad e integración de los datos; Aurora, que ha desarrollado e integrado tecnologías que apoyan la seguridad de las operaciones de los drones autónomos en las ciudades; y Orchestra, que ha diseñado un ecosistema de gestión del tráfico multimodal.
Ruido, uso del suelo y contaminación
Para valorar el impacto de los drones en la contaminación acústica, varios proyectos europeos han medido y cartografiado el ruido, y han realizado estudios sobre la percepción de la ciudadanía. En esta misma línea, se ha trabajado en la mejora de los sistemas de propulsión para reducir la contaminación acústica. Sin embargo, existe margen de mejora en la investigación sobre el impacto del ruido en la fauna y en los pasajeros de los drones.
En lo referente a la investigación sobre el uso del suelo, el informe resalta la importancia de establecer vertipuertos y áreas de aterrizaje, y la necesidad de que las ciudades adapten su planificación en cuanto a esto.
Los trabajos para aumentar la eficiencia energética de los drones, reducir las emisiones y modelizar la contaminación se han basado en sistemas inteligentes de gestión de la energía y herramientas para visualizar, modelar y evaluar el impacto en la calidad del aire.
Por último, el documento apunta que las investigaciones futuras deberían abordar temas pendientes, como la evaluación del ciclo de vida de los drones en diferentes escenarios operativos, el reciclaje, la reutilización de baterías, el impacto visual, los procedimientos de certificación y vigilancia del mercado para garantizar la seguridad, la evaluación del nivel de ciberseguridad de las tecnologías de movilidad aérea urbana o los sistemas antidrones.
