Claire Swedberg
A empresa de telecomunicações NTT Group lançou uma solução de navegação de drones que usa etiquetas RFID passivas de ondas milimétricas para ajudar os drones a identificar um local no solo durante condições climáticas adversas ou baixa visibilidade.
Com a tecnologia, os drones podem capturar identificações de etiquetas para identificar melhor sua própria localização para aplicações como resposta a desastres ou para pesquisadores que exploram territórios remotos. Além disso, o Grupo NTT testou recentemente a tecnologia RF para drones que inspecionam turbinas eólicas offshore.
O Grupo NTT trabalhou com a Universidade de Tóquio para projetar seu sistema de comunicação de veículos aéreos não tripulados Millisign. Ao utilizar etiquetas RFID fixadas no solo, a empresa queria ver se os UAVs conseguiam localizar onde estavam em casos de chuva, nevoeiro ou outras condições de baixa visibilidade.
A solução consiste em um transmissor de radar montado nos drones e etiquetas RFID passivas especialmente projetadas. Na verdade, a NTT desenvolveu um design de etiqueta, bem como um método de processamento de sinal, para fornecer o melhor desempenho de leitura em condições desafiadoras.
Para ajudar os UAVs a navegar em sua posição, tradicionalmente os desenvolvedores usam métodos como códigos QR. Os drones escaneariam um código QR anexado a um local específico, como um ponto de pouso, diz Tatsuya Iizuka, engenheiro de pesquisa da NTT.
Essa varredura poderia então identificar qual etiqueta o drone estava na frente e, portanto, onde ele estava. No entanto, sinais visuais como esses não funcionam à noite ou em condições climáticas adversas. O RFID, por outro lado, não requer linha de visão.
Colocar uma etiqueta RFID baseada em eletrônica, com chip e antena em um local externo remoto, seria um desafio. Portanto, a equipe desenvolveu um sistema com etiqueta RFID sem chip. Em vez disso, a etiqueta personalizada vem com uma estrutura refletora de canto inclinada tridimensional exclusiva. Os padrões espaciais na etiqueta RFID criam sua identificação exclusiva.
O próprio UAV vem com um transmissor de radar milimétrico montado, em vez de um leitor RFID tradicional. O dispositivo do drone transmite usando uma frequência de onda milimétrica de 79 GHz, ao contrário de outros sistemas RFID – como o RFID UHF padrão, que usa cerca de 900 MHz.
À medida que o drone voa, o transmissor envia seu sinal. Quando se aproxima da etiqueta RFID, a etiqueta recebe essa transmissão e reflete sua própria resposta única ao transmissor a partir de amplos ângulos de visão.
O processador integrado do UAV analisa a resposta para identificar a etiqueta, vinculada a um local específico. Em seguida, analisa a intensidade do sinal para determinar onde o UAV está e onde pousar ou realizar outra ação.
Para garantir uma transmissão eficaz e confiável, a NTT e os pesquisadores da universidade construíram um pipeline de processamento de sinal que extrai informações dos refletores.
A equipe construiu um protótipo com um dispositivo comercial de radar de ondas milimétricas pronto para uso no drone, como o Texas Instruments IWR1443, módulo de ondas de 76 a 81 GHz, diz Iizuka.
“Realizamos experimentos e validamos a ampla faixa de leitura usando o conjunto reflexivo”, diz ele.
Os testes incluíram a estimativa da posição espacial, com base na análise de valores próprios – um método estatístico de análise do inter-relacionamento entre um grande conjunto de variáveis. Ele usa técnicas de agrupamento para diferenciar uma etiqueta de outros objetos próximos em ambientes lotados ou espaços com obstáculos como paredes, veículos ou escadas.
O UAV foi testado em uma ampla variedade de condições e locais, com uma etiqueta de 292 milímetros de largura (11 polegadas) sendo lida a uma distância de 10 a 15 metros.
“Aumentar a largura das tags, resultando em reflexos mais fortes, aumentaria o alcance de leitura”, diz Iizuka.
O drone usou a tecnologia para identificar um ponto de pouso sob forte neblina e chuva forte. O sistema também foi testado em locais com muitos caminhos múltiplos, onde a etiqueta foi colocada perto de escadas, e em um ambiente semelhante a um estacionamento, onde foi colocada perto de uma van e de uma parede.
O sistema também foi testado em diferentes condições de superfície: instalado em grama, areia, água e metal.
Como alguns aplicativos podem se beneficiar de mais de uma tag, eles também testaram o sistema com diversas tags ao mesmo tempo. “Colocamos várias tags em uma área de um metro quadrado e encontramos pouca degradação de desempenho até três tags”, diz Iizuka.
Os pesquisadores testaram a funcionalidade de leitura em diferentes velocidades do UAV e descobriram que os resultados permaneceram consistentes. “Validamos que a velocidade do UAV não afetou o desempenho da leitura”, disse o engenheiro pesquisador.
