MTCOM connette gli USV per la sorveglianza costiera

MTCOM è un progetto coordinato da SMA-RTY, finalizzato a costruire un sistema autonomo di sorveglianza costiera per il Porto di La Spezia. Al suo cuore c'è una rete 5G privata che connette una flotta di USV (Unmanned Surface Vehicles) a una piattaforma centralizzata, consentendo la raccolta dati in tempo reale e la consapevolezza situazionale lungo la costa.

Il progetto è stato sviluppato insieme a un gruppo di partner, ognuno con un tassello diverso di competenze da mettere sul tavolo: Infocom, EdgeLab, Sitep e l'Università di Genova.

Abbiamo già parlato con l'Università di Genova della fisica dei segnali radio in mare e con Infocom del livello di orchestrazione che alimenta il sistema; ora è il turno di EdgeLab.

Ci siamo seduti, virtualmente, con Francesco Paolo Falotico e Affaf Momin di EdgeLab, azienda spezzina specializzata in veicoli marini autonomi, per parlare di cosa hanno costruito, di come funziona e del perché un drone di superficie che evita le barche è una cosa più grossa di quanto sembri.

Francesco: Siamo un'azienda che costruisce sistemi marini autonomi, sia subacquei sia di superficie. Un essere umano può controllarli da remoto, oppure possono lavorare in piena autonomia a seconda della missione. La maggior parte di ciò che facciamo sta sott'acqua, ma per MTCOM abbiamo messo in campo uno dei nostri veicoli di superficie.

Affaf: È un catamarano, una piccola imbarcazione piatta a due scafi. Può essere guidato da un operatore a terra, oppure può navigare da solo seguendo una serie di waypoint che l'utente posiziona su una mappa. In pratica disegni la rotta e il veicolo la segue. Può persino ripetere il percorso in loop continuo, tornando al punto uno dopo aver raggiunto l'ultima tappa.

Affaf: Ah, in effetti sì, è un modo piuttosto azzeccato di descriverlo. L'utente definisce il percorso e il veicolo lo rispetta. Ma proprio come un Roomba urta le cose e ricalcola il percorso, il nostro catamarano usa una stereocamera, una camera di profondità, per rilevare gli ostacoli in tempo reale.

Se una barca, una boa o un molo compaiono all'improvviso sulla rotta, il veicolo li evita automaticamente e poi riprende il suo percorso. È particolarmente importante negli ambienti costieri e portuali, che è esattamente dove opera MTCOM.

Affaf: Diverse cose. C'è un flusso video in diretta, così l'operatore sa sempre cosa c'è davanti al veicolo. Un ecoscandaglio misura la profondità dell'acqua sottostante. E di recente abbiamo integrato una sonda multiparametrica che registra parametri come salinità, conducibilità e pH. Tutti questi dati vengono ritrasmessi alla stazione di terra in tempo reale tramite un'antenna a lungo raggio a bordo.

Affaf: Esatto. L'idea alla base di MTCOM è l'ispezione delle acque costiere: qualità dell'acqua, profondità, pericoli per la navigazione. Il catamarano ti dà occhi e sensori in punti difficili da raggiungere in barca, in un modo ripetibile ed economicamente sostenibile.

Affaf: La piattaforma del catamarano in sé esisteva già. Avevamo costruito la prima versione nel 2023, originariamente perché facesse da compagno di superficie ai nostri veicoli subacquei. Ma diversi sistemi chiave sono stati sviluppati da zero per MTCOM.

Il più importante è stato il sistema di evitamento degli ostacoli. Elaborare le immagini abbastanza in fretta da schivare gli ostacoli in tempo reale, da cinque a dieci volte al secondo, richiede una potenza di calcolo notevole che il veicolo non aveva.

Affaf: Abbiamo aggiunto un nuovo computer di bordo con una GPU, un'unità di elaborazione grafica, lo stesso tipo di chip usato nei videogiochi, molto efficiente nell'eseguire rapidamente algoritmi di riconoscimento delle immagini.

La parte ingegnosa è che, grazie al Robot Operating System, il framework software che utilizziamo, non abbiamo dovuto smontare il sistema esistente. Abbiamo collegato il nuovo computer al vecchio con un solo cavo Ethernet all'interno del veicolo e i due hanno lavorato insieme senza problemi.

Affaf: Certo. Tracciare un veicolo subacqueo è complicato perché il GPS non funziona sott'acqua, quindi bisogna affidarsi a segnali acustici, in sostanza una localizzazione basata sul suono anziché sulla luce. E la comunicazione basata sul suono sott'acqua è estremamente lenta: parliamo di uno o due byte al secondo.

Quindi, se hai un veicolo di superficie che segue il tuo drone subacqueo, puoi collegarli con un cavo in fibra ottica. Il veicolo subacqueo invia le sue immagini sonar e i dati al veicolo di superficie, che poi ritrasmette tutto alla stazione di terra tramite una normale antenna. Il catamarano funge essenzialmente da ponte tra ciò che accade sott'acqua e le persone che osservano da riva.

Affaf: Sì, Luca Maggiani di SMA-RTY ci ha inviato le dimensioni e le specifiche dell'unità antenna che volevano installare sul veicolo con largo anticipo rispetto al giorno dell'integrazione. Sulla base di quelle, abbiamo progettato e costruito supporti di montaggio dedicati e ci siamo assicurati che sul catamarano ci fosse spazio sufficiente.

SMA-RTY ha fornito anche le connessioni elettriche e di rete necessarie, e noi le abbiamo sviluppate dal nostro lato. Così, quando ci siamo effettivamente incontrati a La Spezia, era già tutto pronto. Si è trattato di mettere insieme i pezzi, non di improvvisare sul posto.

Francesco: Molto liscia. Abbiamo tenuto call settimanali regolari per tutta la durata del progetto e il mio punto di contatto principale era Luca. Ha la mentalità del ricercatore: pone le domande giuste e anticipa i problemi per tempo.

Il giorno dell'integrazione abbiamo assemblato tutto in un paio d'ore e portato il veicolo direttamente al porto per i test. Nessuna sorpresa dell'ultimo minuto, il che in un progetto come questo è qualcosa che si apprezza davvero.

Francesco: Spuntava due caselle in un colpo solo.

Primo, avevamo questa piattaforma che non stavamo sfruttando appieno, e aveva senso trovarle un'applicazione reale.

Secondo, MTCOM ci ha spinto a sviluppare competenze in machine learning e intelligenza artificiale per il riconoscimento delle immagini e l'evitamento degli ostacoli. Era un ambito in cui volevamo già entrare, e il progetto ci ha dato un'opportunità concreta per farlo.

A volte l'opportunità giusta e la tecnologia giusta si incontrano semplicemente al momento giusto, e per noi quel momento è stato MTCOM.

EdgeLab s.r.l. ha sede a La Spezia e sviluppa sistemi autonomi subacquei e di superficie per applicazioni marittime. MTCOM è guidato da SMA-RTY e punta ad abilitare il monitoraggio costiero autonomo tramite USV connessi.