Defensa colabora en un proyecto para detectar explosivos enterrados utilizando drones

La lista de los 178 militares españoles fallecidos en misión en el extranjero incluye a un buen número de efectivos que cayeron víctimas del estallido de lo que se conoce como artefactos explosivos improvisados (IED, por sus siglas en inglés).

Estos artefactos son utilizados sobre todo por milicias, guerrillas y grupos terroristas e insurgentes. Son frecuentes en conflictos no convencionales, en los que no se enfrentan dos ejércitos regulares, sino que los insurgentes atacan a ejércitos, muchas veces contingentes multinacionales que tratan de estabilizar un país tras una guerra o una invasión, como en Irak. Los españoles los sufrieron especialmente en Afganistán.

El Ministerio de Defensa presta su colaboración en un proyecto de investigación para tratar de desarrollar drones que sean capaces de detectar minas y otros explosivos que estén enterrados en el suelo.

El último número del Boletín de observación tecnológica en defensa recoge un artículo con los avances de ese “Proyecto Safedrone”. Esta publicación la edita la Subdirección General de Planificación, Tecnología e Innovación de la Dirección General de Armamento y Material (DGAM), del Ministerio de Defensa.

En el boletín se incluye un artículo, escrito por tres expertos de la Universidad de Oviedo (María García-Fernández, Guillermo Álvarez-Narciandi, Yuri Álvarez López y Fernando Las-Heras Andrés), en el que explican los resultados de las pruebas que han realizado en el Campo de Maniobras y Tiro de El Palancar, situado junto a la Academia de Ingenieros del Ejército de Tierra, en Hoyo de Manzanares (Madrid).

Proteger a las tropas en el exterior

Para garantizar la seguridad de las tropas españolas, los convoyes militares van protegidos por expertos y equipos especializados en detectar y desactivar minas y otras amenazas explosivas por los caminos y carreteras.

En esa misión, es fundamental tanto la precisión a la hora de detectar los artefactos, como mantener medidas de seguridad entre quienes realizan la inspección y el terreno a inspeccionar.

El Ministerio de Defensa cuenta con un programa de “Cooperación en Investigación Científica y Desarrollo en Tecnologías Estratégicas” (programa I+D COINCIDENTE), en el marco del cual encargó a la Universidad de Oviedo el “desarrollo de prototipos de GPR embarcados en UAV para la detección precisa y segura de minas contrapersonal e IED en España”.

Se trata de un proyecto pionero a nivel mundial, que se basa en aprovechar los avances tecnológicos y el incremento de las prestaciones de los vehículos aéreos no tripulados junto con las mejoras de los sistemas radar.

La idea era integrar sistemas GPR (georradares, Ground Penetrating Radar) en un dron, de forma que permitiera realizar el escaneo de una determinada zona sin entrar en contacto con el suelo.

Precisión de 2 centímetros

Una de las claves del proyecto era conseguir desarrollar un sistema georradar, que pudiera ser instalado en un dron de pequeñas dimensiones, y que fuera “capaz de proporcionar imágenes del subsuelo y de los objetos enterrados en el mismo con resolución centimétrica”.

Los expertos de la Universidad de Oviedo y del Ministerio de Defensa integraron “subsistemas y sensores capaces de proporcionar posicionamiento y georreferenciación con precisión igual o mejor a 2-3 cm”.

Además, utilizaron un subsistema radar de gran ancho de banda (Ultra Wide Band, UWB) y técnicas de radar de apertura sintética (Synthetic Aperture Radar, SAR). Lo complementaron con “técnicas de mitigación de clutter radar con el fin de maximizar la probabilidad de detección de minas e IED enterrados”.

Escaneo en zig-zag

Los prototipos incorporaron un receptor Global Navigation Satellite System-Real Time Kinematics (GNSS-RTK) multi constelación de triple banda, que tiene una precisión aproximada de 0,5 cm en el plano horizontal, y de 1 cm en el plano vertical.

Estos drones tenían que “escanear” el suelo en una trayectoria de zig-zag. En las primeras pruebas se detectó que el dron barría muy poco espacio, así que se instaló un array de tres antenas transmisoras, y otro subarray de cuatro antenas receptoras. Eso permitió aumentar la capacidad, el ancho de escaneo, por cuatro.

Éxito del 90%

El personal militar del Centro de Excelencia contra IED (C-IED CoE) enterró en el Campo de Maniobras y Tiro de El Palancar unos 80 objetos: artefactos explosivos improvisados (IED), minas contracarro y contrapersonal, placas de presión, granadas de mortero y obuses.

El equipo de la Universidad de Oviedo no conocía la ubicación de estos explosivos. Realizaron las pruebas con los prototipos de drones, y fueron identificando objetos gracias al georradar: “Una vez procesadas las medidas y analizadas las imágenes GPR-SAR, el equipo investigador del grupo TSC-UNIOVI remitió al personal del C-IED CoE y del Ministerio de Defensa un listado con los objetos detectados en dichas imágenes, comparándolas con la ubicación en profundidad real de los objetos enterrados”.

Por último, compararon los resultados de la prueba con la ubicación que sólo conocía el personal militar. El C-IED CoE y el Ministerio de Defensa remitió al personal de la Universidad de Oviedo “un informe de resultados en el cual se indicaban las probabilidades de detección, de falsa alarma y de pérdida, alcanzadas en las diferentes pruebas y escenarios”.

Las conclusiones del experimento fueron que “para objetos de tamaño mediano o grande (garrafas de plástico, minas contracarro, granadas de mortero, obuses de artillería)” se consiguió “una probabilidad de detección ligeramente superior al 90%, que era el objetivo perseguido al inicio del proyecto”.

Los responsables del proyecto consiguieron reducir las falsas alarmas: en las primeras pruebas eran más del 60%, y en las últimas bajaron al 27%.

Hito español e internacional

Los resultados del estudio, según el informe final, constituyen “un importante hito para la I+D española en el ámbito del desarrollo de sistemas GPR de alta resolución embarcados en UAV. Los prototipos desarrollados incorporan, tanto a nivel de hardware como de software, elementos altamente innovadores que permiten obtener imágenes del subsuelo con resolución centimétrica, pudiendo afirmar que dichos sistemas GPR embarcados en los UAV se encuentran entre los más avanzados de su categoría a nivel mundial para detección de IED a fecha de finalización del proyecto (diciembre de 2021)”.

También se identificaron aspectos a desarrollar en futuros proyectos: “La mejora de los algoritmos de mitigación de clutter de las imágenes GPR-SAR obtenidas, la integración de otros sensores para mejorar la probabilidad de detección de objetos pequeños a la vez que se reduce la ratio de falsas alarmas y el desarrollo de técnicas de reconocimiento de blancos para automatizar el proceso de detección. Asimismo, también existe margen de mejora en lo referente a la autonomía de la plataforma aérea, así como en lo que respecta a los sistemas de comunicaciones para operar a mayores distancias”.

Este proyecto fue financiado con 470.000 euros, aportados al 80% por el Ministerio de Defensa y al 20% por la Universidad de Oviedo.

El coronel José Luis Mingote Abad se encargó de la coordinación y asesoramiento técnico del proyecto por parte del C-IED CoE, mientras que el director técnico del proyecto fue el capitán Santiago García Ramos, de la Dirección General de Armamento y Material.