Diseñan en la UPV un prototipo de antena radar para evitar colisiones entre aeronaves no tripuladas

Investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) han desarrollado y validado un prototipo de antena radar para aeronaves no tripuladas (UAS), como los drones, que podría marcar un antes y un después en la gestión segura del tráfico aéreo. Fabricada mediante impresión 3D en aluminio y con un diseño compacto de bajo coste, esta antena proporciona una cobertura de 360° para evitar colisiones, cumpliendo con los estándares europeos.

Con el aumento del uso de drones en actividades agrícolas, comerciales, de inspección y seguridad, etc., la Unión Europea puso en marcha en enero de 2023 el U-space. Se trata de un marco regulador y operativo que define servicios digitales y sistemas automatizados destinados a gestionar el tráfico de aeronaves no tripuladas. En él, se distingue entre funciones que pueden gestionarse desde tierra, como el mantenimiento de separación segura (Remain Well Clear, RWC), y aquellas que deben ser abordadas desde el propio dron, como la evitación de colisiones (Collision Avoidance, CA). La antena radar desarrollada por el equipo de la UPV responde a este último desafío. Permite que drones pequeños detecten de manera autónoma a otras aeronaves y eviten colisiones en tiempo real, incluso en entornos urbanos.

El prototipo de antena radar pesa 163 g y se integra en fuselaje del dron sin comprometer su funcionamiento (Créditos: Javier Ruiz Alapont, Juan Vicente Balbastre y Miguel Ferrando-Bataller)

¿Cómo es una antena radar para drones?

Un aspecto clave para el rendimiento de la antena radar es su arquitectura. Consiste en una matriz circular fija de guías de onda sectoriales con cobertura total. Cada par de sectores sintetiza un patrón de radiación monopulso. Una técnica que permite calcular con precisión la dirección de llegada de una señal reflejada por otro objeto en movimiento. Para su fabricación, los investigadores emplearon tecnología de impresión 3D por fusión selectiva por láser (SLM) utilizando aluminio AlSi10Mg. Esta elección de fabricación dio lugar a un prototipo de solo 163 gramos, con “perfil aerodinámico reducido y perfectamente integrable en drones sin comprometer su estabilidad o eficiencia”. Todo ello con un coste estimado de apenas 200 euros por unidad.

El prototipo de antena de radar tiene un impacto directo en la viabilidad operativa de los drones en espacios aéreos regulados. La antena se validó mediante simulaciones electromagnéticas y pruebas en una cámara anecoica de la UPV. Demostró ser capaz de detectar aeronaves grandes a una distancia de 600 metros y drones pequeños a 60 metros, cumpliendo con las normativas europeas para evitar colisiones. Esto convierte a este sistema en un candidato sólido para ser integrado en futuros sistemas radar completos embarcados en aeronaves no tripuladas pequeñas.

La antena radar durante las pruebas en la cámara anecoica de la UPV (Créditos: Javier Ruiz Alapont, Juan Vicente Balbastre y Miguel Ferrando-Bataller)

El equipo responsable está compuesto por Javier Ruiz Alapont y Juan Vicente Balbastre del grupo SNA del Instituto ITACA, y Miguel Ferrando-Bataller del Instituto ITEAM de la UPV. Ellos subrayan que la antena supone una mejora significativa respecto a las soluciones actuales, que suelen ser más costosas, pesadas o mecánicamente complejas. “Esta solución supera las limitaciones clave de las antenas radar existentes para UAS, proporcionando un campo de visión más amplio, mayor capacidad de gestión de potencia y una menor complejidad mecánica y coste”.

De cara al futuro, los investigadores planean evaluar la integración de la antena en sistemas radar completos. Además, quieren probar otros materiales y estructuras más ligeras que permitan reducir aún más el peso y mejorar la aerodinámica. Si quieres conocer todos los detalles sobre este prototipo de antena radar, puedes consultar la publicación científica AQUÍ.

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*Créditos de la foto de portada: ITACA Institute, vía LinkedIn