Modelo de utilidad por "Sistema electroóptico transportable en una aeronave para detectar e identificar automáticamente zonas irrigadas"

Reivindicaciones:
+ ES-1306759_U1. Sistema electroóptico transportable en una aeronave (30) para detectar e identificar automáticamente zonas irrigadas, comprendiendo la aeronave una unidad de geolocalización, y comprendiendo el sistema: - una unidad de captación (10) que comprende al menos un sensor electroóptico (11), donde el sensor electroóptico (11) comprende una óptica para captar señales en el espectro visible e infrarrojo cercano; - una unidad inercial (23) para medir los parámetros de la actitud de vuelo de la aeronave (30), donde los parámetros de vuelo incluyen cabeceo, alabeo y guiñada; - una interfaz de adaptación (24) a la aeronave (30) donde está montada la unidad de captación (10) para obtener una visión cenital y acimutal de la superficie; caracterizado por que adicionalmente comprende: - una unidad de procesamiento (22) para: - conectarse con la unidad de geolocalización de la aeronave (30) - lanzar una alarma con las señales captadas por la unidad de captación (10) - detectar una zona irrigada recientemente entre otros tipos de terrenos adyacentes, implementando una técnica de detección polarimétrica para la imagen, y - estimar la geolocalización del terreno a partir de los parámetros de la actitud de vuelo y de la geolocalización de la aeronave (30); - una unidad de condiciones ambientales (20) para medir los parámetros de temperatura, humedad y presión atmosférica; y - una unidad de comunicación (21) para servir de puente entre la unidad de condiciones ambientales (20), la unidad inercial (23), la unidad de procesamiento (22) y la unidad de captación (10). 2. Sistema según la reivindicación 1, en el que la técnica de detección polarimétrica compara la relación señal/ruido de los distintos canales de detección para detectar la polarización de la imagen. 3. Sistema según la reivindicación 1 o 2, en el que la unidad de captación (10) comprende una estructura para proteger del ambiente al sensor electroóptico (11). 4. Sistema según la reivindicación 1,2 o 3, en el que la interfaz de adaptación (24) alimenta de energía a al menos la unidad de captación (10). 5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la unidad de geolocalización (23) está integrada en la aeronave (30).

Los productos y servicios protegidos por este registro son:
B64D 47/08 - G03B 30/00 - G06T 1/20 - H04N 5/33 - H04N 23/20

Descripciones:
+ ES-1306759_U Sistema electroóptico transportable en una aeronave para detectar e identificar automáticamente zonas irrigadas Campo técnico de la invención La presente invención pertenece al campo de la búsqueda e identificación de zonas irrigadas. Concretamente se refiere a un sistema de detección automática para emplear preferentemente en operaciones de identificación desde altura de zonas exteriores recientemente regadas. Antecedentes de la invención Típicamente la detección de campos de cultivo que han sido recientemente regados se ha realizado mediante tecnología radar, más concretamente en banda C. Esto permitía únicamente detectar desde satélite los campos que han sido regados, lo que produce varios problemas en la detección: únicamente se puede detectar cada varios días, debido a la órbita del satélite; la resolución es muy limitada al ser una detección a muy larga distancia, y únicamente se pueden realizar detecciones si no hay nubosidad. Actualmente, para detecciones a corta distancia, es decir, desde sistemas embarcados, se utilizan cámaras hiperespectrales. Estas cámaras, principalmente centradas en luz visible e infrarroja cercana, se basan en la descomposición espectral de la luz mediante redes de difracción internas en las que, identificando líneas de absorción, por ejemplo, del agua, se puede identificar si hay exceso o falta de riego en las plantaciones. En grandes extensiones de cultivo se han utilizado para determinar si la plantación tiene estrés hídrico. Con este estrés se podría saber si el campo se está regando con regularidad, pero no se puede saber si se realiza de manera forzada, mediante captación de aguas por bombas o acequias o por lluvias recientes. El análisis de estas imágenes se realiza mediante software especializado posteriormente al sobrevuelo, por lo que no se puede hacer una detección en tiempo real, sino que hay que esperar a terminar el sobrevuelo y que un técnico especializado y con un entrenamiento extraiga la información requerida. Por tanto, este método está sujeto al criterio subjetivo de un observador. Sumario de la invención A la vista de las soluciones que se disponen actualmente para la detección de zonas recientemente irrigadas, es deseable contar con un sistema automático para obtener una mayor fiabilidad y repetitividad. Sería deseable que el sistema trabaje sin la necesidad de un operador. Sería deseable que el sistema trabaje en tiempo real, que se detecten las zonas regadas en pleno vuelo sin necesidad de espera. La invención proporciona un sistema electroóptico transportable en una aeronave para detectar e identificar automáticamente zonas irrigadas, comprendiendo la aeronave una unidad de geolocalización, y comprendiendo el sistema: - una unidad de captación que comprende al menos un sensor electroóptico, donde el sensor electroóptico comprende una óptica para captar señales en el espectro visible e infrarrojo cercano; - una unidad inercial para medir los parámetros de la actitud de vuelo de la aeronave, donde los parámetros de vuelo incluyen cabeceo, alabeo y guiñada; - una interfaz de adaptación a la aeronave donde está montada la unidad de captación para obtener una visión cenital y acimutal de la superficie; - una unidad de procesamiento para: - conectarse con la unidad de geolocalización de la aeronave, - lanzar una alarma con las señales captadas por la unidad de captación, - detectar una zona irrigada recientemente entre otros tipos de terrenos adyacentes, implementando una técnica de detección polarimétrica para la imagen, y - estimar la geolocalización del terreno a partir de los parámetros de la actitud de vuelo y de la geolocalización de la aeronave; - una unidad de condiciones ambientales para medir los parámetros de temperatura, humedad y presión atmosférica; y - una unidad de comunicación para servir de puente entre la unidad de condiciones ambientales, la unidad inercial, la unidad de procesamiento y la unidad de captación. Otros aspectos interesantes asociados a diversas realizaciones particulares con ventajas adicionales se definen en las reivindicaciones dependientes. Breve descripción de los dibujos Todo lo anteriormente comentado se verá complementado claramente a partir de la descripción detallada y los dibujos presentados a continuación como forma preferente de realización y a título de ejemplo ilustrativo y sin carácter limitativo, en los que: La FIG. 1 muestra esquemáticamente un diagrama de bloques del sistema según la invención. Las FIGs. 2A y 2B muestran dos vistas de una posible implementación del sistema según la invención en una aeronave de ala rotatoria. Descripción detallada de la invención En la FIG. 1 se ilustra a modo de ejemplo un diagrama de bloques funcionales. Una interfaz de adaptación 24 dispone de los medios mecánicos y de los conectores necesarios para montar el sistema (bloques 10, 20, 21, 22 y 23, que se describirán a continuación) en la aeronave 30 y realizar tomas de imágenes, entre otras funciones. La interfaz de adaptación 24 alimenta de energía a la unidad de captación 10 y a otros dispositivos (20, 21, 22 y 23) , y permite la comunicación de señales y comandos entre el sistema y la aeronave 30. La aeronave 30 dispone habitualmente de una unidad inercial 23. La información de la geolocalización se puede obtener de la propia aeronave 30, que comprende una unidad de geolocalización. La unidad de condiciones ambientales 20 proporciona los parámetros de temperatura, humedad y presión atmosférica obtenidos durante el barrido de la superficie. Los parámetros obtenidos por esta unidad permiten calibrar las imágenes adquiridas y calibrarlas para reducir la tasa de falsas alarmas. La unidad de comunicación 21 es el sistema que asegura la comunicación entre la unidad de captación 10 que comprende los sensores electroópticos 11, la unidad de condiciones ambientales 20, la unidad de procesamiento 22 y la unidad inercial 23. Además, estabiliza la alimentación de todos los sensores y unidades anteriores. Esta unidad de comunicación se acopla a la aeronave mediante la interfaz de adaptación 24. Una unidad de captación 10 incluye uno o más sensores electroópticos 11 que recogen los datos de una escena en un momento dado de acuerdo con su campo de observación. Esta unidad de captación 10 envía información de la escena a la unidad de rocesamiento 22. Dicha unidad de procesamiento 22 también recibe información de la unidad inercial 23 respecto del cabeceo, del alabeo y/o de la guiñada de la aeronave 30. De esta forma, la unidad de captación 10 puede captar una imagen cenital o azimutal de las plantaciones de un campo de cultivo, donde es posible que existan blancos que detectar. Esta imagen puede asociarse a una posición y actitud de la aeronave 30. A partir de estos datos, es posible estimar la geolocalización del blanco detectado. La unidad de procesamiento 22 puede procesar las imágenes captadas y, cuando detecta un posible blanco, establecer una correspondencia entre posiciones asociadas a píxeles de una imagen con posiciones asociadas a píxeles de otra imagen captada en diferente momento para mejorar la relación entre la probabilidad de detección y la probabilidad de falsas alarmas. La unidad de procesamiento 22 implementa la detección de una zona recientemente irrigada mediante la observación del cambio de polarización de la luz al reflejarse en el terreno durante el sobrevuelo, y puede implementar algoritmos de realce de la señal y optimización de la relación señal-ruido. También puede implementar un ajuste de umbral de la detección para optimizar la relación entre la probabilidad de detección y la probabilidad de falsa alarma. Por ejemplo, puede mejorar la relación señal-ruido mediante la comparación entre varias imágenes de momentos sucesivos. Las FIGs. 2A-2B muestran una interfaz de adaptación 24 del sistema cuando la aeronave 30 es aeronave tipo dron de ala rotatoria, en dos perspectivas diferentes. Se ilustra la parte mecánica de la interfaz de adaptación 24 y en la parte inferior se aprecia la óptica visible-infrarroja gran angular del sensor electroóptico 11. Dicho sensor electroóptico 11 se instala internamente en dicha interfaz de adaptación 24. La interfaz 24 monta el sistema de forma que permite al sensor electroóptico 11 la visión cenital y/o acimutal de la superficie cultivada, al mismo tiempo que mantiene la estanqueidad. Se aprecia desde el exterior la óptica del sensor electroóptico 11. El sistema posee un ancho campo de observación. La interfaz de adaptación 24 monta una unidad de captación 10 con los sensores electroópticos 11 para captar espectros en el espectro visible e infrarrojo cercano. La interfaz de adaptación 24 permite que la línea de mira de la unidad de captación 10 sea normal o inclinada respecto a la superficie cultivada, a elección del operador. La parte mecánica y óptica se puede realizar sin elementos móviles para mejorar la fiabilidad como se ha ilustrado en las FIGs 2A-2B. El sistema es rápido y no necesita nfocar escenas ni realizar ajustes de los aumentos ópticos. Preferiblemente, se eligen ópticas de campo ancho, es decir, capaces de proporcionar campos de observación superiores a 30°. La banda visible e infrarrojo cercano (típicamente 400-1000 nanómetros) es donde se produce la reflexión de la luz por parte del terreno y la polarización de su luz, lo que permite que se detecte si el terreno está humedecido o no. El presente sistema trabaja en el espectro visible e infrarrojo cercano. Desde el punto de vista operativo, actúa como un sistema pasivo de detección ya que, además de ver la escena en tiempo real, detecta si ha ocurrido algún cambio de polarización de la luz al reflejarse en un terreno debido a que este está humedecido. Esto le permite prescindir de un operador que lo maneje o que detecte la presencia de una zona irrigada en mitad de una superficie extensa. No es necesario que la nave se esté desplazando para tener una visión de conjunto de la escena y de la superficie irrigada. Esto facilita la identificación de las fuentes de riego, optimiza la señal recibida de los elementos a detectar y se minimiza la probabilidad de falsas alarmas. Esta técnica optimiza la sensibilidad y reduce el camino óptico de absorción de la atmósfera, frente a otras técnicas de detección. En la FIG. 1 puede observarse como el campo de observación del sistema se orienta desde los sensores electroópticos 11 perpendicularmente a la superficie de búsqueda, configuración denominada cenital, aunque también se podría utilizar en visión acimutal en cualquier dirección, no es necesario que se observe en la dirección del movimiento. Lo cual permite ver qué hay frente y en torno al dron. Para el reconocimiento e identificación de una zona irrigada, se suministra la posición respecto de los ejes de la aeronave 30 para que los sensores electroópticos 11 puedan dirigir su línea de mira hacia el blanco detectado, capturar una imagen, o vídeo, y enviarlos a la base de control de la operación de identificación. Gracias a la ligereza y versatilidad de la interfaz de adaptación 24, el presente sistema puede operar en vehículos aéreos tanto de ala fija como en helicópteros. Incluso, puede ser instalado en drones (también denominados UAVs) . La algoritmia evalúa la posición de la línea de mira de la óptica respecto de la normal a la superficie terrestre. Maneja los datos de la unidad inercial 23 y de la unidad de captación 10, y suministra la posición de la imagen de cada punto de la superficie regada observada en cada uno de los píxeles del sensor electroóptico 11. Permite trazar la posición de cada punto en los cuadros de vídeo en que dicho punto está presente. Existe un algoritmo de ajuste del umbral para optimizar la relación de la probabilidad de detección y la probabilidad de falsas alarmas. Los diversos aspectos aquí explicados dotan al sistema de gran fiabilidad y agilidad en la detección automática a pesar de las dificultades que implica detectar zonas humedecidas sin tener un acceso directo a ellos, explotando la física de la polarización de la luz cuando se refleja en este tipo de terrenos. Las siguientes referencias numéricas están asociadas a los diferentes elementos que integran la invención y sus realizaciones: 10 Unidad de captación 11 Sensor electroóptico 20 Unidad de condiciones ambientales 21 Unidad de comunicación 22 Unidad de procesamiento 23 Unidad inercial 24 Interfaz de adaptación 30 Aeronave Aunque se han descrito y representado unas realizaciones de la invención, es evidente que pueden introducirse en ellas modificaciones comprendidas dentro de su alcance, no debiendo considerarse limitado éste a dichas realizaciones, sino únicamente al contenido de las reivindicaciones siguientes.

Publicaciones:
ES1306759 (15/04/2024) - U Solicitud de modelo de utilidad
Eventos:
En fecha 06/10/2023 se realizó Registro Instancia de Solicitud
En fecha 09/10/2023 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 09/10/2023 se realizó 1001U_Comunicación Admisión a Trámite
En fecha 08/04/2024 se realizó Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 08/04/2024 se realizó 1110U_Notificación Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 15/04/2024 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 15/04/2024 se realizó Publicación Folleto Publicación