UAV-to-X connectivity and localization systems: design, implementation and performance evaluation

Gli Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), noti anche come droni, stanno diventando ampiamente utilizzati in molteplici scenari, grazie ai loro vantaggi rispetto ad altri tipi di aeromobili, come ad esempio gli elicotteri. Il loro basso Costo Totale di Possesso (TCO) li rende idonei per molteplici applicazioni, tra cui la sorveglianza, le operazioni di soccorso in ambienti ostili, il monitoraggio ambientale, le ispezioni edilizie, la fotografia aerea e molto altro. Data l'età relativamente giovane dell'industria UAV, esistono ancora diversi problemi tecnologici da risolvere ed opportunità da esplorare. In particolare, i sistemi di comunicazione e posizionamento per i droni attuali limitano significativamente le loro capacità operative, rallentando quindi la crescita di questo emergente settore di mercato. Un elemento chiave di qualsiasi applicazione basata su droni è il sistema di comunicazione tra l’UAV e il suo pilota, che richiede un'estrema affidabilità ed efficienza. Inoltre, nelle nuove e future applicazioni che coinvolgeranno i droni, la connettività UAV-to-X giocherà un ruolo cruciale nella diffusione dei servizi su larga scala basati su UAV. In particolare, questo aspetto è cruciale per le applicazioni Beyond Visual Line of Sight (BVLOS), dove sono necessari meccanismi avanzati di controllo e comunicazione. In questi scenario infatti, l'assenza di visibilità diretta tra i droni in volo e il centro di controllo, il pilota o dispositivi intelligenti, richiede nuove soluzioni di connettività per mantenere e garantire i necessari livelli di sicurezza e qualità del canale di comunicazione. Infine, diversi ambienti operativi richiedono tecnologie diverse anche per la localizzazione. Ad esempio, in scenari indoor, il Sistema Globale di Navigazione Satellitare (GNSS) si dimostra inefficace, introducendo dunque la necessità di sfruttare sistemi di posizionamento alternativi. Lo stesso principio si applica ai sistemi di comunicazione, poiché i droni devono connettersi a reti diverse a seconda dell’ambiente su cui operano e dei requisiti dell’applicazione. Questa tesi di dottorato esplora diverse soluzioni per potenziare e mitigare questi aspetti critici, con l'obiettivo di fornire soluzioni innovative da integrare nei droni di domani.