EDA : Experimentación con Drones Autónomos

Abstract

Este proyecto desarrolla una plataforma experimental para el vuelo coordinado de un enjambre de drones orientado al estudio de algoritmos de posicionamiento que garanticen conectividad inalámbrica entre agentes distribuidos. El problema abordado es la coordinación y el posicionamiento de múltiples vehículos aéreos no tripulados que operan de forma autónoma, distinguiendo entre drones de tarea, responsables de realizar rutinas predefinidas dentro un área de vuelo asignada, y drones de red, dedicados a soportar la comunicación sin intervención de un piloto, todos ellos integrados en una única red adhoc durante la operación. La solución integra una plataforma de hardware basada en cuadricópteros con controladora de vuelo PX4, computadora a bordo y sistema de propulsión eléctrico, una red inalámbrica mallada sobre batman-adv, una arquitectura de software distribuida en ROS 2 y un entorno de simulación específico que permite replicar los experimentos mediante PX4 SITL, Docker y contenedores dedicados por dron. Sobre esta infraestructura se implementaron e integraron dos algoritmos centralizados de posicionamiento: el algoritmo diseñado por el equipo C-DFLP (Clustering - Dynamic Facility Location Problem), para ubicar drones de red a partir de clusters generados mediante las posiciones de los drones de tarea, y el algoritmo GIOD Centralized (Graph Infrastructure On Demand Centralized), basado en aprendizaje automático, que realiza una optimización continua de los agentes de red. La plataforma se validó mediante experimentos individuales y en enjambre, tanto en simulación como en campo, incluyendo vuelos autónomos de figuras geométricas, pruebas estáticas de evaluación de enlaces y experimentos dinámicos con hasta cinco drones operando de forma coordinada. Durante estas pruebas, los drones registran datos de telemetría de los vuelos y métricas de enlaces en una base de datos utilizada para analizar los mismos. Los resultados muestran que la plataforma es robusta para ejecutar misiones reproducibles, permite extender el alcance efectivo de comunicación a través de drones de red y ofrece una base sólida para la experimentación futura con algoritmos de posicionamiento más avanzados.