S1N-ECO · programa integrado a bordo (Raspberry Pi 5) · diseño v0 · 2026-11-03

Para don Juan Guillermo Linares. Diseño, no código: nada de esto está escrito ni probado todavía. Donde hay un número medido se dice de dónde sale; lo demás es un parámetro a fijar con pruebas.

0 · Requisito central

Encontrar personas vivas bajo escombros con varios sentidos baratos, sin dar por buena una lectura de un sensor alterado y sin descartar nunca un lugar por error. El error que más cuesta es el falso negativo (alguien vivo que no se marca); el falso positivo cuesta tiempo de cavado. El diseño se inclina a no descartar.

1 · Arquitectura: cinco capas, un proceso por sentido

 SENSORES            CAPA 1          CAPA 2              CAPA 3            CAPA 4             CAPA 5
 micrófonos ──USB──► lector ──┐
 térmica    ──USB──► lector ──┤   guardia por      ┌──► mapa de         ┌─► confirmación ─► decisión ──MAVLink──► Pixhawk 6C (PX4)
 radar      ──UART─► lector ──┼─► sentido (salud) ─┤    probabilidad    │   (2 de N +        y registro            vuela y protege
 nariz/ESP32──UART─► lector ──┘   + calidad q∈[0,1] └──► (S1N, Bayes)  ──┘   acercarse)                          (geocerca, RTL)
                         sello de hora común + pose del dron                                           cola SQLite ──► tierra (QGC)

Un proceso por lector (aislamiento): si un controlador USB se cuelga, cae ese lector, no el programa. Un supervisor (systemd con watchdog) lo reinicia y marca el sentido como «fuera» mientras tanto.
Reloj único: cada muestra lleva hora monótona del sistema y la pose del dron (posición, actitud) interpolada desde MAVLink. Sin pose fiable, la muestra no entra al mapa (sirve para salud, no para ubicar).
Datos crudos siempre: nada de los «resultados» internos de los fabricantes (DoA del ReSpeaker, «hay persona» del radar). Todo el procesado es nuestro y se puede auditar.

2 · Capa 2: guardia de cada sentido (detectar, aislar y recuperar)

Cada sentido produce, además del dato, una calidad q ∈ [0,1] y un estado OK / DUDOSO / FUERA.

Falla	Cómo se detecta	Respuesta
Sin datos (cable, USB)	tiempo sin muestras > 3 periodos	FUERA; reintento; aviso a tierra
Valor imposible	rango físico de la ficha (p. ej. CO₂ < 350 ppm al aire libre, T > 150 °C)	se descarta la muestra; si se repite, FUERA
Pegado	varianza ≈ 0 en una ventana donde el ruido propio nunca es cero	DUDOSO → FUERA
Deriva	comparación con su referencia propia al despegar y con el sentido vecino que mide algo correlacionado (CO₂ ↔︎ humedad del BME688; térmica ↔︎ temperatura ambiente)	baja q; recalibra en la próxima parada
Tapado por los motores	relación señal/ruido estimada en la parada de escucha; perfil del ruido de hélices medido en banco	q del oído ∝ SNR; con hélices a régimen alto, el oído sólo vale en la parada
Viento en los micrófonos (según la experiencia de don Juan Guillermo, peor que las hélices; y en un dron el chorro de las hélices también es viento)	el ruido de viento es turbulencia en la membrana: grave y sin coherencia entre micrófonos separados unos centímetros; el de las hélices es armónico y coherente. Coherencia entre canales baja en graves = viento	baja q del oído; filtro pasa-altos; protección física (espuma más «peludo», cavidad); si no alcanza, el oído se usa sólo con la sonda en el suelo
Lectura incoherente con la física	el golpe «oído» viene de una dirección donde la geometría dice que no puede (sobre el horizonte)	se descarta la muestra
Sentido atacado o saturado (luz directa, viento en el micrófono)	saturación del convertidor, clipping, píxeles al máximo	se descarta la ventana

Regla de oro: un sentido DUDOSO pesa menos; uno FUERA no pesa nada. Nunca se rellena un dato faltante con un supuesto.

3 · Capa 3: el mapa (S1N)

Grilla del área (celdas de ~2–5 m). En cada celda, la probabilidad de que haya una persona viva.
Cada observación actualiza con Bayes: lo que el sentido «dijo» y lo que pudo haber dicho, según su probabilidad de detección (POD) a esa distancia, multiplicada por su calidad q.
No ver nada también informa, pero poco: baja la probabilidad de una celda sólo según la POD real del sentido. Si la POD es baja (escombros gruesos), casi no baja. Esto evita el error de «pasé y no oí, entonces no hay nadie».
Corrección ya hecha en la auditoría (2026-10-30): con la fórmula anterior un aviso débil podía bajar la probabilidad de una celda; ahora sólo puede subirla o dejarla igual.
Siguiente punto: la celda que maximiza (probabilidad × POD) / tiempo de llegada (criterio de Koopman, el de la teoría clásica de búsqueda).

Simulación (TK-1285 y TK-1319, 300 búsquedas, supuestos de literatura, nada medido): con todos los sentidos 0,82 personas halladas contra 0,70 de un barrido normal. Sin oído −22 puntos, sin nariz −19, sin térmica −13, sin radio −4.

4 · Capa 4: confirmación («hallado» es una palabra cara)

Tres niveles, nunca se salta uno:

INDICIO: un solo sentido sobre su umbral. Sube la celda en el mapa; no se avisa como hallazgo.
POSIBLE: dos sentidos independientes coinciden en el lugar (p. ej. golpe con ritmo + calor; CO₂ en escalón + golpe). Independientes = distinto principio físico. Dos micrófonos no son dos sentidos.
CONFIRMADO: el dron va, se detiene ~10 s a escuchar (medido en simulación: 10 s rinde más que 5 o 20 s, TK-1295), repite la medición desde otra posición y, si alcanza (radar: ~1,5 m), busca la respiración. Se marca con posición y la evidencia de cada sentido.

Para tierra: «CONFIRMADO» y «POSIBLE» se avisan; un lugar ya buscado sin señal queda BAJA PRIORIDAD, nunca «NO». La decisión de cavar la toma el rescatista.

Los dos peligros que se diseñan aparte:

Falso positivo por el propio dron (eco de sus hélices, su calor, su CO₂): se mide en banco el «autorretrato» del dron y se resta.
Falso negativo por un sentido FUERA: el mapa sabe qué sentidos estaban vivos en cada pasada; una celda buscada con el oído FUERA no cuenta como buscada por el oído.

5 · Capa 5: decisión, vuelo y registro

La Raspberry no vuela: pide puntos a PX4 por MAVLink (MAVSDK). PX4 conserva geocerca, retorno a casa y protecciones.
Dos trampas de PX4 halladas en su código (2026-10-29): (a) a un punto fuera de la geocerca responde «aceptado» aunque no vaya; (b) si la Raspberry se cae, PX4 lo anota y sigue. Por eso: la Raspberry revisa cada punto contra la geocerca antes de mandarlo, comprueba después que el dron se movió, y PX4 se configura para volver a casa si pierde el enlace con la Raspberry.
Registro completo: cada muestra cruda, cada cambio de estado de la guardia y cada decisión, con hora. Se puede reproducir la misión entera en el computador.
Cola a tierra en SQLite: un mensaje se borra sólo cuando tierra confirma; si se corta la radio, nada se pierde.

6 · Lo que no sabemos y cómo se mide

No sabemos	Cómo se mide	Quién
Cuánto tapa el ruido de las hélices al micrófono	banco: micrófono INMP441 o ReSpeaker cerca de un motor girando	ESP32-S3 del papá + banco de empuje
Cuánto tapa el viento al micrófono, con y sin protección, y si la coherencia entre dos micrófonos lo separa	dos INMP441 a 5–10 cm, al aire libre con viento y frente a un ventilador; desnudos, con espuma y con «peludo»	ESP32-S3 + 2 micrófonos (estéreo por I²S)
A qué distancia se distingue un golpe con ritmo de un crujido	golpes a 5, 10, 20 m, al aire y tras escombro	ESP32-S3 + micrófono
Cuánto sube el CO₂ cerca de una persona tapada	persona bajo manta o en un cajón, sensor a 0,5–2 m	sensor SCD41 cuando llegue
Alcance real del radar de 60 GHz tras madera o nieve	muñeco o persona a 0,5, 1 y 1,5 m	radar cuando llegue
La POD de cada sentido	todo lo anterior, por distancia	—

7 · Orden de construcción propuesto

Lectores + guardia de los sentidos, en la mesa, sin dron (lo primero: sin guardia no hay dato confiable).
Registro y reproducción (para poder revisar cada error).
Mapa con las POD medidas en el paso anterior.
Confirmación.
Enlace con PX4 en simulador (SITL), y recién después en el dron.

Referencias del proyecto: docs/PLAN_ARQUITECTURA_IMPLEMENTACION_ECO_PIEZAS_2026-10-30.md (piezas revisadas y auditadas dos veces), docs/DISENO_BANCO_SENSORES_ECO_ETAPA1_2026-10-29.md, tickets TK-1285, TK-1295, TK-1319 en ÁNFORA.