Progettazione di una Control Room per il Monitoraggio e la Gestione di Flotte di Droni

Abstract

I Veicoli Aerei Senza Pilota (UAV) sono sempre più utilizzati in settori come ispezione di infrastrutture, risposta ai disastri, logistica e sorveglianza. La gestione efficace di flotte UAV richiede sistemi di controllo avanzati che combinino automazione e supervisione umana, ottimizzando efficienza operativa e processo decisionale. Questa tesi contribuisce a un più ampio progetto di Fleet Management System (FMS), che ha sviluppato l'infrastruttura completa per le operazioni UAV, comprendente Ground Control Station (GCS), onboard companion computer e comunicazione basata su MQTT. Espandendo questo framework, lo studio introduce un'architettura per la control room che integra telemetria e comandi tramite MQTT in un'interfaccia unificata. Funzionando come hub di Comando, Controllo e Comunicazione (C3), la control room consente agli operatori di monitorare la telemetria UAV, supervisionare operazioni semi-autonome ed eseguire missioni multi-drone, migliorando coordinamento della flotta ed efficienza operativa. Per ottimizzare ulteriormente le operazioni UAV, la control room utilizza Unreal Engine, AirSim e Cesium, creando un gemello digitale 3D geospazialmente accurato, sincronizzato con la telemetria UAV in tempo reale. Questo ambiente interattivo e immersivo permette agli operatori di visualizzare le traiettorie di volo e gestire dinamicamente le missioni. All'interno di questo sistema, gli UAV operano con il framework PX4 esclusivamente in modalità Software-In-The-Loop (SITL), garantendo un comportamento di volo realistico in un ambiente controllato. Integrando questi elementi, la control room offre una soluzione scalabile e adattabile per la gestione semi-autonoma di flotte UAV, unendo operazioni fisiche a simulazioni ad alta fedeltà. Questo approccio migliora consapevolezza situazionale, esecuzione delle missioni e processo decisionale, gettando le basi per futuri sviluppi nella coordinazione multi-UAV e automazione avanzata.

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are increasingly deployed in in- dustries such as infrastructure inspection, disaster response, logistics, and surveillance. Managing UAV fleets requires advanced control systems that integrate automation and human oversight to optimize efficiency and decision-making. This thesis contributes to a larger Fleet Management System (FMS) project, which established the in- frastructure for UAV operations, including Ground Control Stations (GCSs), onboard companion computers, and MQTT-based data ex- change. Building on this foundation, this study introduces a control room architecture that integrates MQTT telemetry and command sys- tems within a unified interface. Serving as a Command, Control, and Communication (C3) hub, the control room allows operators to moni- tor UAV telemetry, oversee semi-autonomous operations, and execute multi-drone missions, enhancing fleet coordination and operational efficiency. To further improve UAV operations, the control room in- corporates Unreal Engine, AirSim, and Cesium, creating a geospa- tially accurate 3D digital twin that synchronizes with real-time UAV telemetry. This interactive and immersive interface enables operators to visualize flight paths and dynamically manage missions. Within this system, UAVs operate using the PX4 flight control framework exclusively in Software-In-The-Loop (SITL) simulation, ensuring re- alistic flight behavior in a controlled environment. By integrating these components, the control room delivers a scalable and adapt- able solution for semi-autonomous UAV fleet management, bridging physical UAV operations with high-fidelity virtual environments. This approach enhances situational awareness, mission execution efficiency, and decision-making, laying the foundation for future multi-UAV co- ordination and automation advancements.