Portugal é, por excelência, um país marítimo com características excecionais e com vista à incubação de tecnologia com aplicação no domínio marítimo. Tem a maior Zona Económica Exclusiva (ZEE) do espaço europeu e a sua plataforma continental, de acordo com a proposta submetida às Nações Unidas, poderá estender-se a mais de 2 milhões de quilómetros quadrados. Para além do saber que de facto existe neste domínio, quer de entidades ligadas ao setor público quer ligadas ao sector privado, Portugal é visto como sendo um país especialista em questões marítimas, não só por razões históricas mas também pelo trabalho desenvolvido recentemente. Esta imagem representativa de Portugal constitui um enorme potencial que deverá ser capitalizado através da criação de uma capacidade exportadora de tecnologia e de conhecimento, através de serviços.

Em relação à recolha de informação para geração de Conhecimento Situacional Marítmo (CSM) é crucial para um conjunto de atividades no âmbito da salvaguarda da vida humana no mar, da segurança marítima e da proteção ambiental, entre outras. Só através do CSM é possível a geração de mapas de risco, a antecipação de incidentes, a geração de alarmes, a busca de objetos no mar, a condução de operações marítimas ou obtenção de prova do ilícito, salvaguardando-se assim vidas humanas, protegendo-se o ambiente marinho e o ambiente costeiro, evitando-se impactos a nível económico, social e político.

É neste enquadramento que se insere o projeto SEAGULL, onde a utilização de veículos aéreos não tripulados surge como uma alternativa muito promissora e até mesmo incontornável.


Objetivos do projeto

O projeto SEAGULL pretende investigar e desenvolver soluções eficientes para abordar os desafios da geração de conhecimento situacional marítimo, indispensável em operações marítimas relacionadas com a salvaguarda da vida humana, segurança e ambiente, fazendo uso da tecnologia existente nos veículos aéreos não tripulados (VANTs).

O projeto visa fazer face ao enorme défice no que diz respeito à capacidade de observação e geração de conhecimento situacional marítimo, em particular em áreas marítimas extensas, sendo a área nacional um excelente caso de estudo, incrementando a cobertura, resolução temporal e resolução espacial dos mecanismos de observação. Pretende também projetar e prototipar uma solução de custos substancialmente mais reduzidos, quando comparada com soluções alternativas, como, por exemplo, a utilização de meios aéreos tripulados.

Este projeto propõe investigar e desenvolver um sistema inteligente, que associado a veículos autónomos não tripulados (VANTs) existentes e sensores, tais como câmaras ópticas, de infravermelhos, multi e hiperespetrais, possa contribuir, de forma muito significativa, para a geração de conhecimento situacional marítimo, endereçando aspectos como:

  • Deteção, classificação, identificação e seguimento de alvos (e.g. embarcações, manchas de poluentes - hidrocarbonetos e químicos, náufragos, embarcações salva-vidas, destroços, etc.);
  • Reconhecimento de padrões de comportamento (e.g. embarcações paradas em alto-mar lado-a-lado, embarcações a alta velocidade, padrões de navegação atípicos, etc.);
  • Monitorização de parâmetros indicadores do bom estado ambiental.

O sistema deve ser capaz de realizar missões pré-planeadas e missões ad-hoc. Estas últimas em particular vão normalmente exigir o Desenvolvimento Tecnológico, para o desenvolvimento do projecto Nº 34063, designado por SEAGULL, contrato Nº 20131034063.

As seguintes instituições fazem parte do referido consórcio, do qual a CRITICAL Software é líder:

  • CRITICAL Software;
  • Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP);
  • Instituto de Sistemas e Robótica do Instituto Superior Técnico – Universidade Técnica de Lisboa (ISR-IST-UTL);
  • Marinha Portuguesa (MP);
  • Força Aérea Portuguesa (FAP).


Investimento e prazo

O projecto SEAGULL foi submetido ao QREN, sob o aviso Nº8/SI/2012, foi aprovado e concedido apoio financeiro num investimento total de 1.128.946,52€ durante 2 anos, entre 1 de Julho de 2013 e 30 de Junho de 2015.


Divulgação e comunicação

Conferências e workshops:

  • Intelligent Systems to support maritime awareness based on Unmanned Aerial Vehicles, UMS 2014 3rd Workshop on European Unmanned Maritime Systems;
  • A Ground-based vision System for UAV Pose Estimation. N. Pessanha-Santos, V. Lobo, A. Bernardino, ICIUS 2014;
  • An Algorithm for the Detection of Vessels in Aerial Images. J. Marques, A. Bernardino, G. Cruz, M. Bento, AVSS 2014;
  • A Ground-Based Vision System for UAV Tracking. Santos, N. P., V. Lobo and A. Bernardino (2015). OCEANS’15 MTS/IEEE GENOVA. Genova, Italy;
  • Image Saliency Applied to Infrared Images for Unmanned Maritime Monitoring, Gonçalo Cruz, Alexandre Bernardino, ICVS 2015;
  • Unmanned Aircraft Systems in maritime operations: Challenges addressed in the scope of the seagull project. Marques, M. M., P. Dias, N. P. Santos, V. Lobo, R. Batista, D. Salgueiro, A. Aguiar, M. Costa, A. Ferreira, J. Silva, J. d. Sousa, M. Nunes, R. Ribeiro, J. Marques, J. Morgado, E. Pereira, M. Griné, M. Taiana, J. E. d. Silva and A. Bernardino (2015). OCEANS’15 MTS/IEEE GENOVA. Genova, Italy.

Artigos e publicações:

  • A Ground-Based Vision System for UAV Pose Estimation. N. P. Santos, F. Melício, V. Lobo and A. Bernardino, International Journal of Mechatronics and Robotics (IJMR) - UNSYS digital International Journals 1(4): 7, 2014.;
  • A Ground-based vision System for UAV Pose Estimation. N. Pessanha-Santos, V. Lobo, A. Bernardino, ICIUS 2014;
  • An Algorithm for the Detection of Vessels in Aerial Images. J. Marques, A. Bernardino, G. Cruz, M. Bento, AVSS 2014.

Teses:

  • Salgueiro, Diogo. 2015. Sistema de monitorização para veículos aéreos não tripulados. Tese de Mestrado em Engenharia Eletrónica. Universidade do Minho, Guimarães. 239 p;
  • Vessel Detection in Oceanographic Airborne Imagery, Miguel Griné, IST, 2014;
  • Análise de imagem aérea em ambientes de vigilância, Gonçalo Cruz, Engenharia Electrotécnica e de Computadores, IST;
  • Multiple Targets Tracking Control System for Unmanned Aerial Vehicles, Tiago Oliveira, PhD em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, FEUP.

Flyer do SEAGULL disponível aqui.


Desenvolvimento - Julho de 2013 a Fevereiro de 2014

Nesta primeira fase foi analisado o projeto e as respetivas atividades de identificação de objetivos, de discussão e de especificação, conduzindo a uma primeira fase de implementação, e de planeamento de testes. Destas atividades resultaram:

  • Definição do ponto de situação, no qual se descreve o panorama e as soluções atualmente existentes e apresentam-se as metas e evoluções que se pretendem atingir;
  • Especificação de um conjunto de requisitos de missão e operação que funcionam como linha condutora para o desenvolvimento do projeto, procurando garantir que o desenvolvimento vai ao encontro dos objetivos propostos;

  • Análise e definição de uma arquitectura completa do sistema, englobando a identificação dos vários componentes a desenvolver e apresentando as funcionalidades associadas a cada um, bem como a estratégia de integração e comunicação entre os mesmos;

  • Produção das primeiras versões das especificações detalhadas associadas às várias tarefas do projeto, partindo dos requisitos e arquitetura. Os vários componentes e capacidades do projeto foram analisados numa perspetiva técnica, resultando em documentos de especificação detalhada. Nestes documentos são descritas em detalhe as soluções a implementar, decisões técnicas, diagramas funcionais e algoritmos a utilizar, servindo assim como guias fidedignos para o desenvolvimento e implementação dos vários componentes (software e hardware);

  • Implementação preliminar de software, onde se procurou garantir uma plataforma base de trabalho para os vários parceiros, emulando, via virtualização, o ambiente de hardware real a integrar numa fase posterior; Integração dos vários componentes externos e de suporte, bem como obter uma primeira versão de código, onde se implementou parcialmente a infra-estrutura de comunicação a utilizar no projeto;

  • Preparação da infra-estrutura e estratégia de configuração e trabalho colaborativo, bem como a elaboração de templates e documentação de suporte para as tarefas que se seguem, de forma a garantir que a partir deste ponto se torna mais simples evoluir o conteúdo das várias vertentes do projeto (requisitos, especificações, implementação e testes), permitindo um foco de todos os parceiros na produção de conteúdo.

Neste período o projeto desenvolveu-se a um bom ritmo, com uma boa base de trabalho para as próximas tarefas. As metas encontram-se delineadas, as responsabilidades e a estratégia de trabalho colaborativo estão bem definidas, existe já bastante conteúdo produzido e organizado num conjunto de artefactos que descrevem os objetivos e arquitetura do projeto. Para além disso, o projeto apresenta também especificações detalhadas e uma implementação base, facilitando assim as tarefas que se seguem.