Inteligencia artificial para interceptar drones no autorizados en el espacio aéreo

Unos investigadores han demostrado que el aprendizaje por refuerzo (una rama de la inteligencia artificial) permite a drones autónomos interceptar de forma segura a drones no autorizados, incluso en condiciones adversas y ante maniobras impredecibles.

La investigación la han realizado Francisco Giral, Ignacio Gómez y Soledad Le Clainche, los tres de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España.

La creciente presencia de drones en el espacio aéreo controlado plantea importantes retos para la seguridad, especialmente en entornos sensibles como aeropuertos, infraestructuras críticas o futuras ciudades con movilidad aérea urbana. La detección y neutralización de drones no autorizados es una necesidad cada vez más urgente para evitar tanto accidentes como  interrupciones del tráfico aéreo, así como amenazas a la seguridad.

En este sentido, los mencionados investigadores, de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) de la UPM, en colaboración con el CCS (Center for Computational Simulation), han desarrollado un nuevo sistema basado en inteligencia artificial capaz de interceptar drones no cooperativos de manera autónoma y eficiente. Los resultados obtenidos suponen un paso importante hacia sistemas autónomos más seguros e inteligentes para la gestión del espacio aéreo.

Los investigadores, miembros del grupo ModelFlows, han llevado a cabo un análisis centrado en el uso de aprendizaje por refuerzo, una rama de la inteligencia artificial que permite a los sistemas aprender mediante ensayo y error. En este caso, los investigadores entrenaron un dron de ala fija para perseguir e interceptar a otro dron que intenta evadirlo utilizando distintas estrategias de escape. A diferencia de los métodos clásicos de control (que suelen fallar ante comportamientos impredecibles), el sistema propuesto aprende a adaptarse a situaciones nuevas y no vistas durante el entrenamiento.

Para lograrlo, el equipo comparó varios algoritmos de aprendizaje por refuerzo, incluyendo enfoques tradicionales y un método avanzado basado en modelos predictivos del entorno. Los entrenamientos y pruebas se realizaron en simulaciones de alta fidelidad que reproducen con gran realismo la dinámica de vuelo, incorporando además perturbaciones como rachas de viento y ruido en los sensores.

Secuencia de imágenes de una simulación que muestra la interceptación de un dron no autorizado (rojo) por un dron autónomo (azul), entrenado mediante inteligencia artificial para adaptarse a maniobras evasivas complejas. (Imágenes: Giral, F. et al., “Intercepting unauthorized aerial robots in controlled airspace using reinforcement learning”, Aerospace Science and Technology)

El trabajo ha sido publicado recientemente en la revista académica Aerospace Science and Technology, con el título “Intercepting unauthorized aerial robots in controlled airspace using reinforcement learning”.

El primer autor del estudio, Francisco Giral, investigador en el grupo ModelFlows y doctorando en la ETSIAE de la UPM, trabaja en el desarrollo de sistemas autónomos basados en inteligencia artificial. Su investigación se centra especialmente en el uso del aprendizaje por refuerzo para el control de vuelo y la planificación de trayectorias, con aplicaciones directas en seguridad aérea y gestión del espacio aéreo. Sobre la investigación realizada comenta “los resultados que hemos obtenido muestran que el sistema no solo es capaz de interceptar al dron objetivo de forma rápida, sino que también mantiene un alto nivel de robustez frente a condiciones adversas y maniobras inesperadas del objetivo. En particular, el enfoque basado en modelos demostró una mayor estabilidad y capacidad de generalización, lo que lo hace especialmente prometedor para aplicaciones reales”.

Por su parte, Soledad Le Clainche señala “las posibles aplicaciones del sistema que hemos desarrollado incluyen la protección de infraestructuras críticas, la seguridad aeroportuaria y el control del tráfico de drones en futuros entornos urbanos, donde convivirán aeronaves tripuladas y no tripuladas”. (Fuente: UPM)