Droni senza GPS e telecamere: la nuova tecnologia che li guida da soli

Quando GPS e telecamere non bastano, i droni diventano molto meno affidabili. Basta pensare a un volo dentro un tunnel, in una foresta fitta o tra i grattacieli: il segnale satellitare può sparire, le immagini possono risultare inutilizzabili per mancanza di luce o per ostacoli ovunque.

Un gruppo di ricercatori della Prince Sultan University sta provando a cambiare questo scenario con un nuovo sistema chiamato CLAK, per permettere ai droni di orientarsi da soli anche quando non hanno a disposizione né satelliti né occhi digitali.

La novità di CLAK è l’idea di sfruttare solo i sensori di bordo del drone, senza appoggiarsi a immagini o connessioni esterne. Il sistema combina i dati di LiDAR, barometro e sensori inerziali per capire dove si trova il velivolo.

In pratica, invece di “guardare” il terreno, l’algoritmo interpreta:

• cambiamenti di pressione per stimare l’altitudine,
• accelerazioni e rotazioni per ricostruire il movimento nel tempo,
• distanza dagli ostacoli tramite il LiDAR.

Da questo mix, l’intelligenza artificiale ricava una stima di latitudine, longitudine e altitudine del drone, con l’obiettivo di ottenere una posizione il più possibile precisa anche in ambienti complessi.

Per arrivare a questo risultato, CLAK utilizza una combinazione di tecniche di intelligenza artificiale piuttosto articolata. Il cuore del sistema è formato da:

• reti neurali convoluzionali (CNN), che estraggono schemi e caratteristiche dai segnali grezzi dei sensori,
• reti LSTM, specializzate nel gestire dati che cambiano nel tempo e quindi utili per seguire il movimento del drone,
• un meccanismo di attenzione, che aiuta il modello a concentrarsi sulle informazioni più rilevanti e a scartare il rumore.

I ricercatori hanno progettato il modello per restare leggero dal punto di vista computazionale: l’obiettivo è farlo girare anche su droni con hardware limitato, senza consumare troppa batteria e senza richiedere componenti costosi.

Per ora CLAK ha affrontato solo percorsi simulati, costruiti per riprodurre il terreno della regione di Taif, in Arabia Saudita. Non parliamo quindi ancora di test su larga scala nel mondo reale, ma di un passaggio intermedio per capire se l’idea regge.

I numeri raccolti però risultano interessanti: l’errore medio di posizionamento è sceso da oltre 3 metri a meno di 1 metro.

In alcuni casi il miglioramento della precisione ha superato il 75%, un salto che rende il sistema già competitivo rispetto a molte soluzioni basate solo su sensori inerziali.

Gli stessi ricercatori sottolineano che gli algoritmi possono ancora migliorare: con ulteriori ottimizzazioni e con dati raccolti in scenari più vari, è realistico aspettarsi una accuratezza ancora maggiore, soprattutto in condizioni difficili.

Un sistema come CLAK diventa interessante soprattutto dove GPS e telecamere mostrano i loro limiti: missioni di ispezione in galleria, voli in ambienti chiusi o in aree urbane dense, operazioni in condizioni di fumo, polvere o buio.

In prospettiva, il team punta a rendere il sistema ancora più agile e a farlo funzionare in cooperazione tra più droni, così da coprire aree estese condividendo informazioni di posizione e sensori. Se questa direzione verrà confermata da test reali, potremmo vedere droni molto più autonomi e meno dipendenti da infrastrutture esterne.