| Resumen castellano: | Resumen
La teledetección ha sido un área de conocimiento de interés creciente en las últimas décadas. La posibilidad de estudiar los objetos desde la distancia es una actividad que reporta una gran cantidad de beneficios al tratarse de una acción poco invasiva.
En concreto, si esta se combina con aeronaves no tripuladas (UAVs, de sus siglas en ingles Unmanned Aerial Vehicle), permite monitorizar grandes extensiones de terreno a un coste muy competitivo frente a otras alternativas. Además, en conjunto con la tecnología espectral, convierte a este trinomio en un reto tecnológico y de investigación que requiere de herramientas altamente sofisticadas para ponerlo en funcionamiento y extraer resultados satisfactorios. En particular, el Instituto Universitario de Microelectrónica Aplicada (IUMA), perteneciente a la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, realiza sendas investigaciones en esta campo, donde se cuenta con un gran conocimiento y aptitudes técnicas.
Este trabajo Fin de Máster se engloba dentro de este campo de conocimiento de interés científico y en él, se han abordado dos problemáticas existentes. Por un lado, se ha tratado la transmisión en tiempo real de las imágenes hiperespectrales tomadas desde las plataformas de vuelo de tal forma que la información captada durante las misiones se encuentre disponible en tiempo real para su estudio y análisis. Sin embargo, esta posibilidad no puede llegar a concretarse sin abordar antes la cuestión de la compresión de los datos, un factor crítico que permite, una vez es capturada la información, reducir el tamaño de esta para que pueda ser enviada a tierra, afrontando así las restricciones existentes en términos del ancho de banda del canal de comunicaciones.
Para ello, se ha diseñado un sistema de transmisión compuesto por una antena rotatoria que se encuentra apuntando al dron en todo momento durante el vuelo, de forma que centralizando las comunicaciones en un router, se establece un enlace de descarga de datos entre la estación de tierra y el UAV en vuelo. Además, para posibilitar dicha acción se ha establecido a bordo un sistema de compresión con pérdidas basado en el algoritmo del estado del arte HyperLCA.
Los resultados obtenidos demuestran el potencial de la solución desarrollada para la problemática descrita. Estos han permitido demostrar que, si bien es cierto que se logra una compresión en tiempo real, la parte correspondiente a la transmisión de datos es mucho más crítica, lo que a su vez abre la posibilidad de crear una nueva línea de investigación en aras de mejorar los resultados obtenidos y alcanzar de forma óptima el objetivo final de la aplicación abordada.
Palabras clave: teledetección, UAV, compresión de imágenes, transmisión de datos, tecnología espectral |
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| Resumen inglés: | Abstract
Remote sensing has been an increasing area of interest for the research community in the last decades. It brings the possibility of studying objects from the distance, which provides a lot of benefits as it is a non-invasive action. Additionally, the emergence of lower-cost Earth observation platforms based on Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) has allowed the inspection, surveillance and monitoring of large areas of land. All of this, jointly with the hyperspectral technology, emerges as a very attractive solution that also presents many challenges that require highly sophisticated software and hardware tools in order to extract satisfactory results. In this context, the Institute for Applied Microelectronics (IUMA), belonging to the University of Las Palmas de Gran Canaria, has an extensive experience since it has been researching in this field during the last years.
In particular, this Master Thesis has been oriented to resolve two existing problems around this area of interest. Firstly, the transmission in real-time of the hyperspectral information collected by the aerial observation platforms to the ground segment has been addressed. It permits to send the spectral data as soon as they are sensed in order to be analyzed before the flight mission is completed. However, this possibility cannot be realized without addressing the issue around data compression, a critical factor that allows, once the information is captured, to reduce the size of the information to be managed and thereby, to fulfill the requirements imposed by the restrictive bandwidth of the downlink systems.
On this basis, it has been developed in this work a transmission system composed of a rotatory antenna that permits continuously aiming at the UAV during the flight missions. Through the centralization of communications on a router, a data downlink system is established between the ground station and the flying platform. In order to enable this action, it has been also developed an on-board lossy compression solution based on the state-of-the-art algorithm named HyperLCA, paving the way to the real-time compression of the acquired hyperspectral data in order to overcome the existing bandwidth restrictions.
The obtained results show the potential of the proposed solutions for the issue to be dealt with in this work. They have also illustrated that thought real-time compression is achieved, the transmission part of the problem is much more critical. Therefore, it gives rise to a new research line of interest in order to analyze the multiple features that could improve the obtained results and to achieve them in the best way the ultimate objective of the system.
Keywords: remote sensing UAV, image compression, data transmission, hyperspectral technology. |
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Resumen