Progetti

Il progetto si prefigge di dimensionare e realizzare il prototipo di una nuova architettura radar multifunzionale innovativa per applicazioni di sorveglianza e sicurezza per sistemi aeroportuali. Si tratta di architetture evolute rispetto a quelle tradizionali dei più comuni phased array utilizzati nelle applicazioni militari che, grazie alla diversa struttura non più rotante ma a facce fisse ed alla conseguente possibilità di implementare funzioni aggiuntive, risultano essere la soluzione ottimale per aumentare significativamente le capacità funzionali e ridurre i costi di produzione e manutenzione nelle applicazioni di monitoraggio e sorveglianza aeroportuale.

NARMA ci ha visti impegnati nel work package riguardante lo sviluppo di algoritmi efficienti per la meteorologia. In ambito aeroportuale è necessario effettuare un controllo meteorologico per il monitoraggio ed il rilevamento di particolari fenomeni atmosferici che possono rappresentare delle criticità in fase di atterraggio o decollo di aerei. Ad esempio, turbolenze create dai vortici delle estremità alari e dai gas di scappamento del motore di un jet possono risultare significative quando l’aereo è in prossimità delle piste di atterraggio. Tale fenomeno, chiamato “wake turbulence”, può influenzare negativamente gli aerei che stanno sulla scia se la distanza tra questi ricade al di sotto di un cento limite. In aggiunta, condizioni meteo quali nuvole basse, pioggia pesante o tormente di neve, possono addirittura impedire al pilota di vedere altri aerei nelle vicinanze che quindi necessita di strumenti e istruzioni dal controllore del traffico aereo per proseguire nel volo.

Condizioni meteo sfavorevoli, quali pioggia pesante e nebbia, possono inoltre rendere difficile l’avvistamento della pista di atterraggio, e delle sue possibili incursioni. Con tali premesse, è chiaro che una struttura di questo tipo deve essere in grado di:

rilevare in tempo reale eventi meteorologici sfavorevoli (tornado, grandinate, uragani, tempeste), nonché variazioni improvvise del vento in intensità e direzione, raffiche di vento discendenti e formazione di vortici;

rilevare la presenza di ghiaccio sulla pista di atterraggio o di turbolenze in volo;

localizzare e calcolare il tasso istantaneo di precipitazione per la valutazione del pericolo di inondazione o di neve intensa nell’area aeroportuale;

identificare il tipo di precipitazione per previsioni meteo;

inizializzare i modelli di previsione meteorologica numerica dei venti.

Inoltre, il sistema radar multifunzionale oggetto di interesse del programma di ricerca industriale dovrà essere in grado di monitorare parametri radar aggiuntivi come ad esempio lievi piogge, nuvole senza precipitazione, evaporazioni e fulmini. Alcuni di questi parametri non possono essere rilevati dai sistemi attuali, mentre l’identificazione di tali fenomeni potrebbe aiutare a pianificare le operazioni di volo.

Il progetto ha studiato un’architettura radar multifunzionale nuova rispetto ai sistemi attualmente disponibili per applicazioni di sorveglianza e sicurezza aeroportuali, caratterizzata per i seguenti elementi di innovazione principali:

• possibilità di integrazione di più funzionalità in unico sistema di sorveglianza aeroportuale con una notevole semplificazione rispetto alle soluzioni tradizionali attualmente utilizzate negli aeroporti che prevedono la presenza di una molteplicità di sistemi;
• innovazione tecnologica relativa alla realizzazione di alcuni elementi che costituiscono il modulo T/R ed alle relative tecnologie di progettazione e produzione: al fine di mantenere lo stesso livello di potenza di radiazione, il focus è sulla possibilità di impiegare nuovi materiali quali il Nitruro di Gallio (GaN). Da un lato si cerca di portare al limite (dal punto di vista del livello di potenza di uscita) i moduli T/R basati su SiGe al fine di ridurre i costi di produzione, dall’altro si sviluppano moduli di nuova concezione basati su GaN che permetteranno di ottenere potenze sufficienti ad alimentare più elementi contemporaneamente;
• studio e realizzazione di nuove soluzioni architetturali: ad esempio, la possibilità di progettare e utilizzare array sparsi per ridurre al minimo il numero di elementi radianti (e conseguentemente il numero di controlli) oppure di raggruppare più elementi in sub array aventi un unico punto di controllo;
• realizzazione in fibra ottica della parte relativa alla conversione analogico- digitale e dell’interfaccia di conversione RF/IF, con il vantaggio di avere la possibilità di gestire un numero di dati significativamente superiore;
• introduzione di funzionalità aggiuntive, tra cui in particolare quella di imaging, che consente di operare una classificazione degli oggetti.
  

Il sistema oggetto di studio e realizzazione si distingue rispetto a quanto finora sviluppato in ambito nazionale ed estero per due elementi:

La significativa riduzione dei costiconseguente all’alleggerimento della struttura, all’integrazione di più funzionalità, alla minore necessità di manutenzione rispetto ai sistemi rotanti, ecc.:

• semplificazione meccanica;
• aumento della stabilità;
• eliminazione del motore;
• latenza;
• riduzione delle masse rotanti.

L’Aumento della funzionalità e delle performance del sistema, in grado di integrare tutte le funzionalità tipiche del settore aeroportuale quali la ATC, la meteorologia, il controllo del traffico di terra, comunicazioni terra-aria ed anche nuove funzionalità aggiuntive quali la capacità di classificare e controllare i cosiddetti velivoli non cooperativi. Nello specifico ci si attende :

• aumento della possibilità di estrazione dei dati di altitudine di tutti i velivoli in modo da ridurre la dipendenza dai dati dei sistemi cooperanti;
• aumento della capacità di detezione, inseguimento ed identificazione di bersagli non cooperativi, con particolare riferimento alle basse altitudini, spazio attualmente non coperto dai sistemi tradizionali;
• aumento della capacità di inseguimento;
• possibilità di effettuare misurazioni meteorologiche, fornendo anche supporto per la detezione e previsione di fenomeni atmosferici quali uragani;
• presenza di funzionalità aggiuntive quali quella di imaging di aree di interesse, sfruttando le potenzialità dell’architettura Radar a Facce Fisse;

• possibilità di rilevamento ed identificazione sostanze tossiche, chimiche, biologiche, o di materiali radioattivi rilasciati da aerei ed eventuale tracciamento degli stessi.