Effetti delle perdite di propagazione sulla stima delle prestazioni dei Sistemi Radar Passivi

Abstract

Negli ultimi decenni l'interesse per i Sistemi Radar Passivi è cresciuto sempre più. Questa tipologia di sistema infatti offre dei vantaggi non indifferenti: la totale assenza di emissioni radio ad esempio li rendono estremamente compatibili con l'ambiente, poiché non aggiungono all'ambiente ulteriori segnali e.m. e inoltre non necessitano di una licenza a trasmettere. Questi sistemi basano il loro funzionamento su segnali già presenti per altri scopi, come il DVB-T, il 3G/UMTS e il segnale radio FM. Inoltre l'assenza di progettazione, realizzazione e manutenzione del trasmettitore abbatte i costi del sistema stesso, garantendo allo stesso tempo le funzioni di un radar convenzionale, come la capacità di monitoraggio all weather 24/24h. La tesi in oggetto, realizzata congiuntamente al CNIT (Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni) attraverso il Laboratorio Nazionale RaSS (Radar and Surveillance Systems) e con la collaborazione del Centro di Supporto e Sperimentazione Navale - Istituto "G. Vallauri" - Livorno (CSSN-ITE), ha avuto come obiettivo l'ottimizzazione e il miglioramento di uno strumento software, sviluppato in ambiente Matlab, utile a simulare le prestazioni radar del dimostratore "Software-Defined Multiband Array Passive Radar" (SMARP), progettato e costruito nell'ambito del PNRM (Piano Nazionale della Ricerca Militare) e installato proprio all'Istituto "G.Vallauri" di Livorno. È stato dunque realizzato un vero e proprio "Mission Planning Tool" (MPT), ovvero un software che permette di valutare le prestazioni a priori di un sistema radar passivo localizzato in una qualsiasi posizione geografica italiana, grazie all'inserimento dei Digital Elevation Model (DEM) relativi all'intero territorio italiano, in modo del tutto automatizzato. Si è poi reso necessario modificare l'equazione del calcolo del SNR. L'equazione radar bistatica convenzionale infatti non tiene conto della funzione di ambiguità del segnale utilizzato, della potenza del segnale diretto che arriva sul ricevitore e di altri tipi di interferenti. Si è fatto in modo quindi che le prestazioni radar in uscita dal MPT venissero calcolate a partire dal SINR (Signal to Interference and Noise Ratio), il quale include i contributi sia del rumore AWGN (additional White Gaussian Noise) che degli interferenti, tra cui il segnale diretto e il multipath. Un altro fattore che influisce in modo consistente sulle prestazioni Radar sono le perdite per effetto della propagazione elettromagnetica. Per rendere quindi i risultati simulati quanto più veritieri e confrontabili con la realtà, è stata implementata sul MPT la raccomandazione ITU-R P.1546-5 "Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3 000 MHz". Infine, è stata effettuata una campagna di misure. Dapprima si sono volute quantificare le perdite dovute alla catena ricevente del dimostratore SMARP. Successivamente invece sono state eseguite delle misure in modo da confrontare i risultati a priori che il MPT fornisce con quello che è lo scenario reale. È stato quindi scelto sia uno scenario fisso, finalizzata alla stima del segnale diretto proveniente dall'Illuminatore di Opportunità e misurato sul sito di installazione di SMARP, che uno dinamico, ovvero la tratta Livorno-Capraia, per verificare i valori di segnale incidente sul target durante la navigazione.