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Se crea el diseño de un software para drones que busca aportar a la reducción de los indices de criminalidad en la ciudad de cartagena
Tipo: Tesis
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Diseño de un software para drones como aporte a la mitigación de los índices de inseguridad por medio del reconocimiento de imágenes en la ciudad de Cartagena. Elias Juan Zabaleta Correa. Jesús David Polo Espitia. Asesor Especifico: Hugo Yesid García Jiménez Corporación Universitaria Autónoma de Nariño Facultad de Ingeniería Cartagena - Bolívar 2023
Diseño de un software para drones como aporte a la mitigación de los índices de inseguridad por medio del reconocimiento de imágenes en la ciudad de Cartagena. Elias Juan Zabaleta Correa. Jesús David Polo Espitia. Proyecto de Investigación como requisito de grado para optar el título de Ingeniero Informático Asesor Especifico: Hugo Yesid García Jiménez Corporación Universitaria Autónoma de Nariño Facultad de Ingeniería Cartagena - Bolívar 2023
Como desarrolladores, se busca el diseño de un Software que sea capaz de brindar automatización y control de vuelo a cualquier tipo de dron que contenga como corazón tarjetas de desarrollo “Arduino”, sin importar la marca o la clase, que sea cien por ciento compatible con cualquiera en el mercado, brindando funciones de reconocimiento de imagen, auto sostenibilidad y eficiencia a la hora de trabajar. Esto, con el fin de aportar la parte lógica a una línea de drones que está obteniendo renombre, conocidos como drones “Vigía”, que tienen como finalidad el control y vigilancia aérea en ciudades y zonas privadas o públicas. El diseño de un software capaz de adaptarse a cualquier dron (Construido con base en arduino) y hacer uso de su máximo potencial, llevándolo a ser autónomo y eficaz, puede ser el inicio de un software que dé pie a la estandarización de las piezas con las que estos son desarrollados, lo que elevaría la rentabilidad de la creación de estos vehículos voladores, sin mencionar lo esencial que sería un software que además de sacar el máximo provecho del hardware, también se encargue de protegerlo con el uso de protocolos y formas de auto protección.
A continuación, presentaremos una descripción básica de diversos proyectos con una temática parecida al nuestro, que nos permitirá obtener unas bases para el desarrollo de nuestro proyecto. En la universidad de la República ubicada en Uruguay, en el año de 2019 estudiantes de la facultad de ingeniería, llevaron a cabo un proyecto orientado a una flotilla de drones, este proyecto lleva por título “Inteligencia computacional aplicada a vigilancia con una flota de drones” , este tiene como objetivo aplicar un desarrollo que cuente con la capacidad de controlar varios drones de vigilancia al mismo tiempo y en tiempo real. “Arquitectura de software para navegación autónoma y coordinada de enjambres de drones en labores de lucha contra incendios forestales y urbanos” desarrollado por Madridano Carrasco, Ángel en la universidad Carlos III de Madrid en 2020 el cual inició debido al progreso de vehículos no tripulado, específicamente los desarrollados para dar ayuda en situaciones de emergencia, y este nos muestra el desarrollo de un software para el control de una enjambre de drones y prestar ayuda en incendios forestales, los que permitirán seguir con el trabajo de apagar el fuego cuando los bomberos no pueden y así reducir el riesgo de pérdidas humanas. Universidad de San Carlos de Guatemala en la facultad de ingeniería, este proyecto tiene por título “Diseño y programación de software para la automatización de drones utilizando la plataforma Arduino” , este proyecto tiene como objetivo Investigar y dar a conocer una propuesta sólida y viable de
vamos”, hablando de la calidad de vida en la ciudad de Cartagena, donde resalta con números los casos de homicidios y muertes violentas, estos se han reducido desde 2017, pasando de 252 casos a 230, lo que no lo hace menos alarmante; sólo en noviembre y diciembre de 2018 las muertes violentas dieron un total de 35 casos, además se descubrió que los hombres entre 15 y 34 años (Incluyendo a los pandilleros) son las principales víctimas de homicidios y estos representan el 67% del total de los casos; por otro lado gracias a cifras dadas por la policía nacional se deja ver la magnitud de la inseguridad en Cartagena siendo que en 2018 se registraron 1065 hurtos denunciados, pero, en 2019 esta cifra se incrementó de forma desbordada, registrando 4430 hurtos, lo que demuestra la necesidad de una forma de vigilancia constante como lo son los drones y un software que sea capaz de aumentar la productividad y el trabajo de estos (El universal, 2019). 1.2.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿En que facilita la implementación de un software para drones vigía con automatización de vuelo y reconocimiento de imágenes, a la reducción de los índices delictivos en la ciudad de Cartagena?
2. JUSTIFICACIÓN Los índices de inseguridad en Cartagena Bolívar son muy elevados y esto lo deja ver cifras dadas por la policía nacional, que es la principal autoridad que hace frente a esta problemática, dichas cifras describen que en 2019 hubo 4430 casos de hurtos denunciados, es decir, no se
sabe con exactitud la cantidad de hurtos en un año debido a que no todos los ciudadanos denuncian este tipo de actos. De acuerdo a esto, la presente investigación resultará conveniente para el proyecto, ya que aportará una forma o idea de desarrollo que será capaz de contribuir a la reducción de la inseguridad en Cartagena, usando tecnologías en desarrollo y permitiendo el mejoramiento, implementación y el crecimiento de esta como nueva y mejor alternativa de vigilancia, beneficiando así a todos los ciudadanos en general, a personas o empresas de carácter público o privada que opten por el servicio de forma independiente, ya que el uso de drones como una alternativa de vigilancia brinda muchos beneficios que la vigilancia tradicional no ofrece completamente, como lo es la vigilancia automatizada, que permite a los drones equipados con cámaras hacer un control completo de una zona incluyendo sus puntos ciegos, característica que se aprovecha al máximo si participan varios drones a la vez, así mismo, el uso de estos permite una vigilancia dirigida lo que es un factor clave durante una persecución o rastreo, control de vigilancia sobre eventos a baja, mediana o gran magnitud de personas, en caso de llamadas de emergencia, estos pueden ser enviados en primera instancia para el análisis de la situación, lo que permitiría que el personal humano tome acciones acertadas referentes al tipo de situación; incluir herramientas y funciones a los drones de vigilancia como cámaras térmicas, ayuda a captar cosas que los seres humanos no pueden ver a simple vista. El uso de la tecnología “ArduPilot” es la base para el desarrollo de este proyecto, ya que “ArduPilot” es una suite de software de piloto automático para vehículos no tripulados de código abierto, capaz de controlar autónomos: Drones multimotor Aviones de ala fija y VTOL Helicópteros Rovers de tierra Barcos Submarinos Rastreadores de antena. Así como su nombre lo indica son códigos abiertos que se
El desarrollo de un Software aplicado para drones consta de cierta cantidad de fases, estas varían según cada proyecto, y las características de estos proyectos, para la que se hace referencia, los drones pueden ser controlados y programados de forma independiente o como una flotilla. A continuación y en el respectivo orden de colocación, podrá encontrar proyectos parecidos a la idea que se plantea en el presente anteproyecto, estos anuncian el país, año, facultad que desarrolla el proyecto y un breve resumen de estos. En la universidad de la República ubicada en Uruguay, en el año de 2019 estudiantes de la facultad de ingeniería, llevaron a cabo un proyecto orientado a una flotilla de drones, este proyecto lleva por título “Inteligencia computacional aplicada a vigilancia con una flota de drones” , este tiene como objetivo aplicar un desarrollo que cuente con la capacidad de controlar varios drones de vigilancia al mismo tiempo y en tiempo real. El uso de drones nació desde la segunda guerra mundial, pero sólo en 2006 agarró consistencia hasta ser lo que se conoce en la actualidad. Por tal razón, muchas personas han ideado proyectos como el anteriormente mencionado, viendo los drones no solo como algo de entretenimiento, más bien como una herramienta de gran utilidad, orientada a vigilancia, mensajería, operaciones de rescate, etc. (Pérez González, Roquero Bravo, & Peraza Geist) Por otro lado, el uso de Arduino facilita gran parte del desarrollo del software, ya que es una plataforma de fácil uso pero de gran potencia, y esto puede ser evidenciado en el proyecto de un estudiante de la Universidad de San Carlos de Guatemala en la facultad de ingeniería, este proyecto tiene por título “Diseño y programación de software
para la automatización de drones utilizando la plataforma Arduino” , este proyecto tiene como objetivo Investigar y dar a conocer una propuesta sólida y viable de software que permita a un dron realizar tareas de forma autónoma, empezando primero con una selección óptima de componentes, tomando en cuenta presupuesto y realizando un estudio de autonomía para verificar si la selección fue la correcta. (Mejía) Luego, realizar un análisis y diseño pertinente para el desarrollo de software para la plataforma Arduino que permite cambios rápidos y sin demoras en los requerimientos iniciales y en donde pueda ser aplicado en drones comerciales. Este proyecto resulta ser de gran interés, pues estipula un lineamiento a seguir a la hora de desarrollar un software para drones, este es el siguiente:
Argentina. Las características del terreno, más una mayor resolución espacial, prometían facilitar la búsqueda e identificación de una mayor cantidad de puntos homólogos al costo de un notable incremento en los tiempos de procesamiento requeridos. Por ello, para realizar las pruebas, se acotó la cantidad de imágenes a procesar a 8 fotografías. Finalmente, el tercer y último proyecto, proveyó imágenes tomadas con una cámara RedEdge de MicaSense, diseñada especialmente para la toma de fotografías multiespectrales. El proyecto cuenta con 199 fotos tomadas, divididas en 5 bandas del espectro, azul, verde, rojo, borde rojo e infrarrojo cercano; totalizando 995 imágenes. Al igual que la segunda evaluación, fundamentado en los tiempos de procesamiento advertido en pruebas previas, se seleccionaron 199 fotos sobre la totalidad de 995. (Romanos, Lovatto, & Bibiana) Resultados finales presentados en el artículo (Romanos, Lovatto, & Bibiana) Estos resultados corroboran la importancia de tener en cuenta cada aspecto de un software antes de usarlo.
Es muy importante tener en cuenta cada detalle a la hora de desarrollar, por tal razón es necesario tener en cuenta las metodologías de desarrollo para cada proyecto, pues estas determinan el éxito del mismo. Ahora bien, los UAV (Vehículos Aéreos no Tripulados) o drones, requieren de sistemas robustos y compactos, sistemas que puedan escalar y mejorar todo el tiempo; Ernesto Emmanuel Santana Cruz de la Universidad Autónoma de Barcelona desarrolló una propuesta de sistema multi-UAV para aplicaciones de cobertura aérea, la que tiene como objetivo el montaje de una aplicación que permita el control aéreo de UAVs, esto con el fin de asignar tareas, regiones de observación y rutas. Esta tesis permite el análisis de componentes y funciones que debe tener un software por defecto, las bases que debe tener y las funciones principales que debe ofrecer. (Santana Cruz) En 2017 se publicó un artículo que lleva por título “Drones y epidemiología: la tecnologización de la vigilancia” El artículo realiza un estudio de los drones como nuevo dispositivo en la biovigilancia. La extensión y velocidad de vectores infecciosos en una sociedad globalizada en la cual los riesgos locales pueden afectar rápidamente a la sociedad mundial hacen necesarios nuevos modos de vigilancia. Hemos encontrado en los drones un dispositivo de poder que además de facilitar formas inéditas de control genera nuevas fronteras entre enfermos y sanos, entre sujetos de control y los otros. Este artículo hace un recorrido histórico de los drones y reflexiona sobre su impacto en la biovigilancia, señalando las ventajas y riesgos que aporta este nuevo dispositivo en el campo de la vigilancia. (Maureira Velásquez,
de drones y prestar ayuda en incendios forestales, los que permitirán seguir con el trabajo de apagar el fuego cuando los bomberos no pueden y así reducir el riesgo de pérdidas humanas. Los drones cuentan con una variedad de sensores necesarios para su funcionamiento, como lo son sensor de proximidad o de temperatura, y cuentan con un software desarrollado en diferentes capas. La primera capa es un planificador de trayectoria, la cual genera información en 2D y 3D del lugar, permitiendo que los drones puedan generar diferentes rutas de movimiento y que es actualizable, permitiendo que debido a los cambios que se pueden dar en la zona la trayectoria de estos cambie para llegar a su objetivo de manera eficaz. La segunda capa consta de un gestor de colisiones que dotan a los drones con la capacidad de evasión de obstáculos, que pueden ser tanto los demás drones como todos los objetos que puede haber en la zona y lograr una navegación segura para cada uno de los drones. Y por último dota a los drones de un gestor de toma de decisiones que les da la habilidad de elegir por sí mismos cuál de las diferentes acciones es la mejor para alcanzar un objetivo. (Madridano Carrasco, 2020)
Desde la escuela se enseña que las partes de un computador son el Hardware y el Software, este último en específico es definido como la parte inteligente e intangible del computador, lo que da por sentado que el Software es algo exclusivo solo de computadores. Para entender lo que es el software hay que remontarse a 1935, en este año se presentó la primera teoría del Software que fue propuesta por Alan Turing en un ensayo escrito por él, en el que hablaba de números computables, pero solo fue hasta 1958 que el término Software fue usado de forma escrita por John W. Tukey. La Real Academia Española define la palabra software como: un programa o conjunto de programas de cómputo, así como datos, procedimientos y pautas que permiten realizar distintas tareas en un sistema informático. Comúnmente se utiliza este término para referirse de una forma muy genérica a los programas de un dispositivo informático, sin embargo, el software abarca todo aquello que es intangible en un sistema computacional. Desde 1950 a los 2000, el software atravesó por 5 etapas, etapas en las que su evolución iba a gran velocidad y sin ningún tipo de control. En la primera etapa el Software (1950 - 1965) apenas estaba en su “Infancia”, pues recién se estaba usando el concepto para ciertos avances específicos que cabían dentro de la palabra, además, eran de distribución muy limitada, solían ser software a la medida y si iba a ser usado por una empresa, este era desarrollado e implementado por la misma empresa u organización.
invenciones tecnológicas que faciliten la investigación y comprobación científica, complejos Software para las telecomunicaciones, para hospitales, para cada área que nos compone como sociedad.
. No fue hasta 2007, por parte de un estudio de desarrollo que los drones fueron vistos como una propuesta para cubrir brechas que el ser humano no alcanzaba a llenar, pero hacía falta un software que fuera capaz de automatizar su vuelo y darle control en el aire, es decir, darle bases para que este fuera sencillo de controlar y maniobrar. Posterior a esto, tras un par de años, Ardupilot, empresa desarrolladora de software busca generar un estándar para la gran variedad de drones que existían en el mercado, mercado que pronto se vería saturado, pues es una ola que a día de hoy sigue creciendo. Al paso del tiempo el desarrollo de software orientado a drones ha sido clave para que estos puedan ser útiles para trabajos en los que la vida humana dependa de ello, como rescates, apagar incendios, etc. Sacando todo el jugo a cada componente del Hardware. ejemplos de estos avances son:
aprendiera y que lograra evitar obstáculos, además de fotografiar el panorama en circunstancias específicas.
