T12
Degradación de baterías y estimación de vida útil remanente en UAV militares con cómputo en el borde
Degradación de baterías en UAV tácticos con alta tasa de salidas, donde la incertidumbre sobre la vida útil remanente (RUL) y el estado de salud (SoH) limita la disponibilidad y genera riesgo de fallo en vuelo. La captura y modelado local en el borde permite estimar RUL sin depender de conectividad con sistemas centrales de sostenimiento.
UAV / Drones tácticosMantenimiento y sostenimiento

T12-F02 · Orquestador Dinámico de Carga Computacional para UAV

Código original: P-02

Decisión de la ficha
Avanzar con condiciones

Condiciones: Validación obligatoria de las métricas de ahorro energético (30%) mediante fuente independiente o PoC, y confirmación de disponibilidad de nodos Edge en escenarios reales.

1. Identificación de la propuesta

Código

P-02

Nombre de la propuesta

Orquestador Dinámico de Carga Computacional para UAV

Origen

Publicación o comunicación de una empresa del sector

Línea estratégica

Arquitecturas Edge-to-Cloud y procesamiento distribuido

Dominio

Aéreo

Tipo de uso

Defensa

Fecha de análisis

22/05/2024

Responsable de la ficha

Pipeline automático - pendiente de asignación

Estado

En análisis

2. Problema concreto

Descripción

Existe una tensión crítica entre la capacidad de procesamiento de IA/ML (Inteligencia Artificial y Aprendizaje Automático) a bordo de los UAV (vehículos aéreos no tripulados) y su autonomía energética. El consumo eléctrico del hardware necesario para ejecutar algoritmos complejos compite con la energía de propulsión, reduciendo el tiempo de permanencia en el aire [ev_0003].

Consecuencia principal

Reducción de la resistencia operativa que obliga a recuperaciones frecuentes de las aeronaves, generando vacíos en la cobertura ISR (inteligencia, vigilancia y reconocimiento) [ev_0003].

Usuario afectado

Operador

Criticidad

Alta

Frecuencia estimada

Continua

Entorno de aparición

Desplegado

3. Ejemplo operativo y evidencia

4. Solución propuesta

5. Aportaciones concretas de SIXTEMA

6. Capacidades reales que respaldan la propuesta

Capacidad real

Arquitecturas Escalables Cloud-Native

Proyecto / experiencia

Infraestructura para despliegue de servicios operativos en entornos distribuidos

Qué demuestra

Capacidad para implementar la base de infraestructura necesaria donde se desplegaría el orquestador y los nodos de procesamiento

Nivel evidencia

Alta

7. Capacidades futuras o en evolución

Capacidad futura

Arquitecturas Edge-Cloud Federadas en entornos denegados

Proyecto / iniciativa

Desarrollo interno de Nube Táctica

Estado

En curso

Resultado esperado

Permitirá ejecutar el offloading (transferencia de tareas computacionales a nodos externos) con resiliencia ante comunicaciones degradadas o jamming

8. Tecnología involucrada

Capa / función

Orquestación y Portabilidad

Tecnología / patrón

Contenedores ligeros (WebAssembly o Docker ligero)

Situación en SIXTEMA

Pendiente de validar

Responsable / socio

Equipo interno

Capa / función

Comunicaciones en entornos críticos

Tecnología / patrón

Protocolos eficientes para entornos DDIL (comunicaciones denegadas, degradadas, intermitentes o limitadas) como MQTT o Zenoh

Situación en SIXTEMA

Disponible parcialmente

Responsable / socio

Equipo interno

Capa / función

Gestión de Energía Hardware

Tecnología / patrón

DVFS (Dynamic Voltage and Frequency Scaling - ajuste dinámico de voltaje y frecuencia del procesador)

Situación en SIXTEMA

Por incorporar

Responsable / socio

Equipo interno / Socio hardware

Capa / función

Filtrado de ultra bajo consumo

Tecnología / patrón

FPGA (Field Programmable Gate Array - circuitos integrados configurables)

Situación en SIXTEMA

Por incorporar

Responsable / socio

Socio especialista en hardware

9. Encaje con programas y marcos europeos

Programa europeo

EDF

Convocatoria / topic

Pendiente de búsqueda

Marco / estándar prioritario

Prioridades de Superioridad de la Información y Nube Táctica

Valoración del encaje

Alto

Justificación

La solución se alinea directamente con los objetivos de nube táctica y optimización de capacidades ISR del Fondo Europeo de Defensa.

Fuente de referencia

financiacion.md (Propuesta)

10. Diferenciación aportada

Diferenciador

Integración de arquitecturas cloud-edge federadas con aplicación dual

Por qué es relevante

Permite que la solución no solo sea útil en UAVs militares, sino extensible a protección civil y emergencias

Evidencia

Posicionamiento estratégico de la empresa en capa de datos y C2

11. Actores objetivo y vías de entrada

Actor identificado

Airbus Defence and Space

Necesidad / interés

Optimización de la autonomía y persistencia de sus plataformas ISR (inteligencia, vigilancia y reconocimiento)

Vía de entrada

Consorcio

Relación actual

Existente

Actor identificado

Indra

Necesidad / interés

Mejora de la eficiencia energética en sistemas de mando y control (C2) integrados en UAVs

Vía de entrada

Consorcio

Relación actual

Incipiente

Actor identificado

Ministerio de Defensa / DGAM

Necesidad / interés

Reducción de la carga logística y aumento de la resistencia operativa de los activos aéreos no tripulados

Vía de entrada

Convocatoria

Relación actual

Sin relación

12. Brechas y dependencias

Brecha / dependencia

Validación de métricas de ahorro energético (30%)

Impacto

La viabilidad económica y operativa se basa en un dato de una única fuente comercial no contrastada [ev_0003].

Cómo cubrirla

Realizar pruebas de concepto (PoC) con hardware real o buscar benchmarks independientes de consumo de IA/ML en UAVs.

Responsable potencial

Equipo de I+D / Socio tecnológico

Brecha / dependencia

Control de bajo nivel de hardware (DVFS - Dynamic Voltage and Frequency Scaling)

Impacto

La capacidad de ajustar el voltaje y frecuencia del procesador para ahorrar energía es una brecha técnica interna.

Cómo cubrirla

Inversión en formación técnica o colaboración con un socio experto en sistemas embebidos.

Responsable potencial

Equipo interno / Socio especialista en hardware

Brecha / dependencia

Disponibilidad de infraestructura Edge Computing en teatro

Impacto

La solución primaria (sol_001) es inútil si no existen nodos de procesamiento en la periferia accesibles para el UAV.

Cómo cubrirla

Validar escenarios operativos con usuarios finales o integrar la propuesta en consorcios que desplieguen Nube Táctica.

Responsable potencial

Socio integrador (ej. Airbus, Indra)

13. Valoración final por criterios

CriterioValoraciónJustificación
Relevancia del problemaAltaEl SWaP (tamaño, peso y potencia) es un cuello de botella crítico para la persistencia de UAVs en misiones ISR.
Calidad de la evidenciaBajaDepende exclusivamente de una única fuente comercial [ev_0003] sin validación militar.
Encaje con SIXTEMAAltaAlineado con capacidades en Arquitecturas Edge-Cloud Federadas y Cloud-Native.
Capacidades reales disponiblesMediaSe posee la base de orquestación, pero falta el control energético a bajo nivel (DVFS).
DiferenciaciónMediaEl offloading es conocido, pero la orquestación basada en telemetría energética en tiempo real aporta valor.
Encaje europeoAltaEncaja en prioridades de Nube Táctica del EDF y autonomía estratégica del PERTE Defensa.
Actor o vía de entrada identificadaMediaIdentificados integradores potenciales (Airbus, Indra), pero sin relación formal para este proyecto.
Potencial dualAltaAplicable a cualquier activo autónomo con restricciones energéticas (civil/seguridad).
Madurez preliminarMediaSe estima un TRL 4-5; requiere integración con hardware real.
Cobertura brecha tecnológicaAltaResuelve la tensión entre capacidad de cómputo IA/ML y autonomía de vuelo.
Autonomía respecto a sociosBajaDependencia total de un socio que proporcione la plataforma física (UAV) y el hardware.
Viabilidad preliminarMediaTécnicamente plausible, pero condicionada a la validación de los datos de consumo.

14. Decisión y conclusión final

Resultado

Avanzar con condiciones

Condiciones para avanzar

Validación obligatoria de las métricas de ahorro energético (30%) mediante fuente independiente o PoC, y confirmación de disponibilidad de nodos Edge en escenarios reales.

Validaciones pendientes

Impacto real del offloading en la latencia de decisión táctica y benchmarks de consumo de los modelos de IA/ML específicos.

Próximo hito

Búsqueda de socio integrador de UAVs para definir un entorno de pruebas y validar telemetría energética.

Síntesis

Solución de alta relevancia estratégica que optimiza la autonomía de UAVs mediante orquestación dinámica de cómputo en el borde. Encaja perfectamente con las capacidades Edge-Cloud de SIXTEMA y fondos EDF. La brecha crítica es la fragilidad de la evidencia (fuente única), recomendándose avanzar condicionando el desarrollo a la validación técnica del ahorro energético.

15. Fuentes y trazabilidad

Sin referencias registradas.

Evidencias del clúster: ev_0003