IT202000015679A1 - Metodo e sistema per il rilevamento e la mappatura spaziale del campo elettromagnetico emesso da una sorgente radiante in radiofrequenza - Google Patents

Description

METODO E SISTEMA PER IL RILEVAMENTO E LA MAPPATURA SPAZIALE DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO EMESSO DA UNA SORGENTE RADIANTE IN RADIOFREQUENZA

DESCRIZIONE DELL?INVENZIONE

La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico relativo ai sistemi di radiocomunicazione, e pi? precisamente nel settore dei metodi e delle apparecchiature di verifica delle caratteristiche di emissione e di ricezione di tali sistemi.

In particolare, l'invenzione ? relativa a un metodo per il rilevamento e la mappatura spaziale dei valori di campo elettromagnetico presenti nello spazio circostante una sorgente di emissione elettromagnetica complessa, e ad un sistema per l'attuazione di tale metodo.

La caratterizzazione e calibrazione del diagramma di emissione reale di una o pi? antenne trasmittenti, che costituiscono la sorgente radiante di un apparato di radiocomunicazione, e che prevede per l'appunto il rilevamento e la mappatura spaziale dei valori di campo elettromagnetico emessi dalla sorgente, ? necessaria per verificare se le specifiche di progetto in base alle quali l'antenna, o le antenne, sono state realizzate, cos? come i risultati delle simulazioni effettuate prima dell'installazione, vengono rispettate nella configurazione operativa del sistema. Tale operazione costituisce una fase cruciale dell'ingegnerizzazione di un progetto, volta a valutare le prestazioni e l'efficienza del progetto stesso.

Le operazioni di caratterizzazione e calibrazione vengono effettuate, quando possibile, all'interno di un ambiente controllato, quale una camera anecoica, nella quale le misure dell'intensit? del campo generato dalla sorgente radiante in una serie di punti dello spazio circostante il dispositivo possono essere effettuate con buona precisione e al riparo da riflessioni e interferenze di campi esterni.

Tuttavia, oltre ad avere un costo elevato, le misure in camera anecoica possono essere effettuate solo su apparati di radiocomunicazione che nella loro configurazione operativa presentano dimensioni piuttosto contenute, tali da consentirne il trasporto, l'ingresso e la verifica in ambiente chiuso. Inoltre, le misure su antenne o sistemi di antenne devono normalmente essere eseguite nella zona di campo lontano, ovvero di campo radiativo, dove si verificano le richieste condizioni di stabilit? nella propagazione e nelle caratteristiche del campo elettromagnetico. A seconda della frequenza utilizzata e delle dimensioni della sorgente, la distanza minima per l?esecuzione delle misure pu? essere incompatibile con le dimensioni di un sito in un ambiente chiuso, per quanto anecoico. Tali condizioni ricorrono, ad esempio, per antenne operanti nelle bande HF e VHF, o per i sistemi di antenne operanti nelle bande VHF ed UHF.

Un'altra situazione nella quale l'uso della camera anecoica ? quasi mai possibile ? relativa alle verifiche su apparati di radiocomunicazioni, e relative sorgenti radianti, installati su mezzi semoventi o comunque mobili, quali ad esempio mezzi corazzati militari o sistemi d'arma sofisticati, imbarcazioni, navi e aerei, militari e non. La presente invenzione ? rivolta in modo preferenziale ad affrontare e risolvere i problemi tecnici peculiari di tali installazioni.

Infatti, per i mezzi sopra menzionati, oltre alle problematiche gi? descritte, la verifica del diagramma di radiazione dell'antenna installata a bordo ? fortemente condizionata dalla presenza di consistenti masse metalliche, quali le carcasse o le corazze dei mezzi. Anche l'ambiente nel quale i mezzi operano pu? influire sulle caratteristiche di emissione.

Gli apparati di radiocomunicazione installati a bordo, inoltre, comprendono spesso dispositivi radianti complessi, costituiti da diverse antenne, e la caratterizzazione e calibrazione dei diagrammi di emissione devono necessariamente essere effettuati considerando il contributo di tutti gli elementi radianti, trasmittenti e riceventi, presenti sul mezzo.

Le tecniche convenzionali per la caratterizzazione ed ottimizzazione dei diagrammi di emissione utilizzati per gli apparati di radiocomunicazione mobili di bordo prevedono solitamente il posizionamento manuale di un'apparecchiatura di test in punti prefissati dello spazio circostante il mezzo, la misurazione di uno o pi? valori di campo elettromagnetico per ciascun punto e per una o pi? frequenze nella banda di trasmissione dell'apparato di radiocomunicazione, e la costruzione di una corrispondente mappa di radiazione bi- o tridimensionale.

L'effettuazione delle suddette operazioni richiede tempi elevati e pu? forzatamente comprendere un numero limitato di punti di misura. I risultati presentano quindi una scarsa risoluzione spaziale, e i diagrammi e superfici di radiazione sono ricavati per interpolazione dei pochi punti di misurazione effettiva disponibili.

Un'altra situazione operativa, nella quale ? di fondamentale importanza conoscere le caratteristiche di emissione delle sorgenti radianti, e che non ? verificabile con i metodi e sistemi tradizionali, ? quella relativa al loro funzionamento mentre i mezzi sono in movimento. In questo caso ci si deve limitare a fare esclusivo affidamento sui risultati delle simulazioni.

Una ulteriore situazione in cui risulta impossibile effettuare misure accurate ? quella delle installazioni fisse su edifici, tralicci e supporti che non sono trasportabili in ambienti di misura. Nelle installazioni fisse sono frequentemente presenti altre antenne o sistemi d?antenna, tralicci e pali, strutture metalliche varie, pareti in muratura, cavi metallici: in tali casi possono solo essere eseguite misure su punti singoli del territorio, dove per? l?intensit? del segnale non dipende pi? solo dalle caratteristiche della sorgente ma anche dalle condizioni di propagazione troposferica, dall?andamento altimetrico della tratta radio e da tutti i fenomeni caratteristici della propagazione al suolo.

Il principale scopo della presente invenzione ? quello di proporre un metodo per il rilevamento e la mappatura in campo aperto dell'emissione elettromagnetica di una o pi? sorgenti radianti in radiofrequenza in grado di produrre una caratterizzazione del campo di radiazione della sorgente in tempi ridotti, con densit? elevate di punti di misurazione e in modo automatico.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di proporre un metodo per il rilevamento e la mappatura dell'emissione elettromagnetica di una sorgente radiante in radiofrequenza che consenta di ottimizzare i tempi di trasferimento dell'apparecchiatura di misurazione fra un punto di misurazione e il punto immediatamente successivo.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di proporre un metodo che consenta di rilevare i valori di emissione in corrispondenza di punti di misurazione disposti su una o pi? superfici tridimensionali predefinite, ottimizzate per la tipologia della sorgente e centrate sulla predetta sorgente radiante.

Ancora uno scopo dell'invenzione ? quello di proporre un metodo che consenta di mantenere la modalit? di rilevamento descritta al punto precedente anche quando la predetta sorgente radiante si trova in movimento, anche non uniforme.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di proporre un sistema di rilevamento e la mappatura in campo aperto dell'emissione elettromagnetica di una sorgente radiante in radiofrequenza installata su un mezzo mobile, in grado di attuare una strategia ottimizzata di percorrenza dei punti di misurazione, per ottenere mappe tridimensionali dell'emissione in modo automatico, anche col mezzo mobile in movimento.

Un altro scopo dell?invenzione ? quello di consentire il rilevamento contemporaneo di pi? sorgenti presenti ed operative in una determinata installazione attraverso un procedimento di correzione dei valori riscontrati in funzione della distanza delle diverse sorgenti dal centro della figura geometrica tridimensionale che le racchiude.

Questi ed altri scopi sono pienamente raggiunti con un metodo per il rilevamento e la mappatura spaziale del campo elettromagnetico emesso da una sorgente radiante in radiofrequenza, in particolare installata su un mezzo semovente, comprende le seguenti fasi operative: definizione, con l'ausilio di un programma dedicato residente in un elaboratore di supporto, di una superficie di rilevamento tridimensionale, rispetto a un riferimento fisso posizionato in corrispondenza del mezzo; definizione, nella superficie di rilevamento, di un percorso di rilevamento, comprendente una pluralit? di punti di rilevamento; generazione, sulla base del percorso di rilevamento, di un piano di volo ottimizzato, codificato per un mezzo aereo di rilevamento, destinato ad essere eseguito da una unit? di controllo e pilotaggio dello stesso, comprendente una sequenza di spostamenti del mezzo aereo fra un citato punto di rilevamento e il successivo; la trasmissione del piano di volo all'unit? di controllo e pilotaggio di detto mezzo aereo, e l'attivazione dello stesso piano di volo ottimizzato; per ciascun punto di rilevamento raggiunto da detto mezzo aereo, l'attivazione di mezzi di misurazione del campo elettromagnetico generato dalla sorgente radiante l'acquisizione e registrazione di dati relativi a uno o pi? valori di campo in detto punto di rilevamento nella memoria dell'unit? di controllo e pilotaggio, e la generazione di un diagramma di radiazione e/o di una mappa spaziale tridimensionale delle caratteristiche di emissione della sorgente radiante.

Le caratteristiche dell?invenzione in oggetto risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di preferite forme di attuazione del metodo per il controllo e la validazione degli accessi a luoghi pubblici, nonch? di preferite forme di realizzazione del relativo sistema, in accordo con quanto proposto nelle rivendicazioni e con l?ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

- ? la Fig. 1 illustra schematicamente i componenti materiali del sistema per il rilevamento e mappatura oggetto dell'invenzione;

- ? la Fig. 2 illustra una vista prospettica dell'ambito operativo durante una operazione di caratterizzazione dell'emissione di una sorgente radiante;

- ? la Fig. 3 illustra uno schema a blocchi dell'architettura del sistema di rilevamento e dell'ambito operativo dello stesso;

- ? la Fig.4 illustra schematicamente un esempio di popolazione di punti di rilevamento, e di sviluppo di un percorso di rilevamento ottimizzato.

Con riferimento alle sopra citate figure si indica con 100, nel suo complesso, un sistema, oggetto dell'invenzione, per la caratterizzazione dell'emissione di campo elettromagnetico di una sorgente radiante in radiofrequenza 1 in campo lontano, la suddetta sorgente 1 essendo installata su un mezzo semovente 10, o comunque mobile. Per caratterizzazione, ai fini della presente trattazione, si intendono il rilevamento e la mappatura spaziale delle caratteristiche di radiazione del campo emesso dalla predetta sorgente radiante 1 in una popolazione di punti di rilevamento 53 circostanti il mezzo semovente 10, opportunamente definiti, e la generazione di corrispondenti diagrammi di radiazione e mappe tridimensionali del campo lontano di emissione della predetta sorgente radiante 1. Le caratteristiche di radiazione destinate ad essere misurate e analizzate dal sistema 100 sono solitamente quelle oggetto delle comuni misurazioni di campo lontano effettuate convenzionalmente in camera anecoica o, punto per punto, in campo aperto. Ad esempio, per ciascun punto di rilevamento 53 vengono rilevati i valori relativi a densit? di energia elettromagnetica (e.m.), potenza e ampiezza del campo, e viene eseguita l'analisi frequenziale dello stesso. Tuttavia, si conviene che altre o diverse analisi e misurazioni possono essere effettuate dal sistema 100 senza peraltro uscire dagli scopi dell'invenzione.

In particolare, nella trattazione che segue verr? fatto riferimento, a titolo preferenziale, esemplificativo e non limitativo, dell'applicazione del sistema di rilevamento 100 all'emissione di una sorgente radiante 1 facente parte di un apparato di radiocomunicazione installato su un mezzo semovente 10 militare, ad esempio un carro blindato o un sistema d'arma evoluto, ma anche un'imbarcazione, una nave o un aeromobile. Come gi? accennato in precedenza, la collocazione della sorgente 1 all'esterno del mezzo 10, e quindi la sua prossimit? a masse metalliche consistenti e variamente disposte, influisce in modo significativo sulle caratteristiche di radiazione della sorgente 1 in campo libero, e devono essere studiate e verificate direttamente in situ, dopo l'installazione.

E' da intendersi, comunque, che il metodo e il sistema oggetto dell'invenzione trovano applicazione altrettanto valida anche in ambiti diversi, quali ad esempio quello, gia in precedenza accennato, relativo alla caratterizzazione dell'emissione di antenne, singole o multiple, di grandi dimensioni, o installate in siti difficilmente accessibili, quali installazioni fisse su edifici, tralicci e supporti.

Tornando ora all'applicazione esemplificativa, una precisa caratterizzazione dell'emissione della sorgente 1, e la verifica della sua rispondenza alle specifiche di progetto in situazioni operative, sono operazioni essenziali, soprattutto in ambito militare, in diverse fasi della vita utile dell'apparato di radiocomunicazione installato nel mezzo.

E' innanzitutto necessario considerare che i moderni sistemi d'arma e veicoli tattici, ad esempio le tipologie di veicoli di terra di produzione Nazionale noti con le denominazioni VBM (Veicolo Blindato Medio) e VTLM (Veicolo Tattico Leggero Multiruolo), presentano una configurazione degli apparati di radiocomunicazione (CIS) sempre pi? complessa e impegnativa sotto il profilo installativo.

Sebbene ciascun componente ricetrasmittente, visto come elemento isolato, sia compiutamente parametrizzato nelle sue prestazioni, e lo stesso valga per gli elementi radianti posizionati in torre o sul cielo-scafo, l'efficacia della caratteristica radiante complessiva ? fortemente condizionata dalla soluzione installativa adottata. Questo fenomeno ? dovuto alle influenze reciproche fra antenne e con le strutture metalliche del mezzo, influenze che vanno ad alterare, talvolta in modo drammatico, la distribuzione del campo E.M. di ricetrasmissione, e quindi la capacit? di stabilire efficaci comunicazioni radio.

Il fenomeno diventa ancor pi? condizionante qualora si consideri la configurazione "variabile" del piano d'appoggio delle antenne (per esempio il cielo-torre), dovuta alla presenza o meno di particolari dotazioni, oppure - ancor peggio - la presenza di elementi topologicamente mutabili, caratterizzati da assetti variabili nel tempo (? il caso, ad esempio, della presenza di torrette mobili sul cielo del mezzo).

In fase di sviluppo, l'acquisizione delle caratteristiche di radiazione dell'assieme sorgente radiante 1 mezzo 10 consente di mettere a punto il progetto di installazione per la sua massima efficienza, eliminando o attenuando le anomalie a livello di sistema. In questa fase ? possibile utilizzare i dati rilevati per apportare le eventuali correzioni ai programmi di simulazione utilizzati e di sopperire all'indisponibilit? di camere anecoiche di dimensioni sufficientemente grandi da poter ospitare il mezzo 10 o il sistema d'arma.

In fase di installazione, quando ? necessario analizzare le installazioni dell'apparato di radiocomunicazione del mezzo (CIS - Communication and Information System), che pu? essere anche molto complesso, il sistema dell'invenzione consente di misurare il campo irradiato nelle diverse frequenze a differenti distanze dalla sorgente. In tal modo vengono acquisite informazioni certe sull'efficacia e sulle caratteristiche di emissione del sistema CIS nel suo complesso, consentendo di validare le soluzioni installative adottate.

Durante la vita operativa dell'apparato di radiocomunicazione, quando risulta necessario verificare l'efficienza attuale del CIS in preparazione all'avvio di una missione, il sistema dell'invenzione consente il rapido controllo dell'intera catena di tutti i sistemi radio, attualmente svolta attraverso test soggettivi non strumentali.

Per gli scopi della presente invenzione, per sorgente radiante 1 si intende, sia un'unica antenna trasmittente o ricetrasmittente 2 installata all'esterno del mezzo semovente 10, sia un insieme di antenne appartenenti ad un apparato di radiocomunicazione complesso In quest'ultimo caso i singoli campi di emissione possono sovrapporsi e interagire gli uni con gli altri, e dare luogo a un campo complessivo del quale pu? essere necessario verificare la rispondenza alle specifiche progettuali, o il mantenimento di tali specifiche nel tempo. E' da intendersi inoltre che, nel caso di sorgente radiante 1 multipla, tutte le misurazioni e i rilevamenti potranno essere effettuati, sia per il campo complessivo, sia per quello generato da ogni antenna 2 attivata singolarmente.

La caratterizzazione di una sorgente radiante 1, secondo la presente invenzione, viene effettuata in una o pi? sessioni di acquisizione e registrazione di dati, ciascuna di esse effettuata su una predefinita popolazione di punti di rilevamento 53, disposti consecutivamente lungo un percorso di rilevamento 52 (figura 2), la cui disposizione verr? meglio dettagliata nel seguito. Nel caso in cui siano necessarie pi? sessioni di acquisizione e registrazione, si intende che le stesse potranno essere effettuate sulla medesima popolazione di punti di rilevamento 53, allo scopo di migliorare l'accuratezza e l'attendibilit? dei dati rilevati, oppure su popolazioni diverse, allo scopo di incrementare la densit? di punti di rilevamento.

Come gi? accennato, lo studio e la verifica della piena rispondenza degli apparati di radiocomunicazione installati sui mezzi militari alle specifiche progettuali di emissione in ogni situazione operativa ? di fondamentale importanza per garantire il perfetto controllo, sia da parte dell'equipaggio del mezzo, sia da parte del comando al quale lo stesso riferisce, di ogni aspetto delle operazioni nelle quali il mezzo ? coinvolto.

Nella sua configurazione pi? generale, il sistema di rilevamento 100 comprende un mezzo aereo 60, tipicamente un drone ad ala rotante, destinato a essere programmato per effettuare una pluralit? di rilevamenti in corrispondenti punti di rilevamento 53 opportunamente definiti, un elaboratore di supporto 70, entrambi provvisti di linee e procedure di comunicazione a distanza per scambiarsi dati e sequenze di comandi, e procedure di programma per elaboratore destinate ad implementare le funzioni di generazione di istruzioni e comandi per il mezzo aereo 60, di acquisizione e memorizzazione dei dati delle misurazioni di campo, e di interscambio degli stessi.

L'elaboratore di supporto 70 ? provvisto di idonei mezzi di interfaccia di ingresso/uscita 77 con un operatore (vedasi lo schema a blocchi di figura 4), per consentire allo stesso di programmare sessioni di rilevamento e mappatura dell'emissione della sorgente 1, secondo specifiche dipendenti dalla tipologia del mezzo semovente 10 e della sorgente radiante 1 da caratterizzare. E' provvisto inoltre di mezzi di ricetrasmissione in radiofrequenza 76, destinati a comunicare con il mezzo aereo 60 per trasmettere e ricevere comandi e dati.

Nell'elaboratore di supporto 70 risiede ed opera un programma di gestione 71 delle operazioni di preparazione di ciascuna sessione di caratterizzazione della sorgente 1. La definizione dell'architettura e la redazione del programma di gestione sono alla portata del tecnico progettista del sistema 100, e non verranno descritte in dettaglio. Da un punto di vista funzionale, il programma consiste in una serie di procedure fra loro interagenti, la prima delle quali prevede mezzi 72 per ricevere istruzioni da un operatore, relative a un set di caratteristiche significative del particolare mezzo semovente 10 e della sorgente radiante 1 destinata ad essere installata nel predetto mezzo 10.

Le informazioni relative alle caratteristiche sopra citate sono preferibilmente memorizzate in una struttura dati 73 organizzata residente nella memoria dell'elaboratore 70. In alternativa, esse sono fornite in forma opportunamente codificata dall'operatore al momento dell'impostazione della sessione di rilevamento.

Il programma 71 comprende inoltre una procedura 74, provvista di mezzi funzionali per definire, o acquisire da un'apposita struttura dati precedentemente costruita, le coordinate spaziali relative a una superficie tridimensionale di rilevamento 50, alla quale appartengono tutti i punti di rilevamento 51 in precedenza citati, e la cui distanza della sorgente radiante 1 risulta, per ogni punto della medesima superficie 50, maggiore della minima distanza di campo lontano definita per la sorgente 1.

La superficie di rilevamento 50 ? preferibilmente costituita da una semisfera, o calotta sferica, di raggio opportuno, ed ? centrata su un riferimento fisso 51 previsto in corrispondenza o in prossimit? della sorgente radiante 1.

Il predetto programma ? inoltre provvisto di mezzi funzionali 75 per generare il sopra citato percorso 52 di rilevamento delle emissioni della sorgente radiante 1, sviluppato sulla superficie di rilevamento 50 e costituito da una sequenza di coordinate spaziali di tutti i punti di rilevamento 53, nei quali devono essere effettuati i rilevamenti. Il percorso di rilevamento 2 ? generato in forma opportunamente codificata per impartire comandi al mezzo aereo 60, e in particolare per definire un piano di volo per lo stesso. Quest'ultimo comprende una sequenza di spostamenti, alternati ad altrettante soste in corrispondenza dei punti di rilevamento 53 successivi. L'entit? degli spostamenti ? funzione del numero totale di punti di rilevamento 53 impostati e della dimensione della superficie di rilevamento 50, la quale dipende a sua volta dalla sua distanza dalla sorgente 1.

Una sessione di caratterizzazione pu? comprendere misurazioni effettuate a distanze diverse, e quindi la definizione di diverse superfici di rilevamento 50, fra loro concentriche ed opportunamente distanziate.

Il piano di volo comprende inoltre una sequenza di comandi per il mezzo aereo 60, destinata a implementare il suddetto percorso di rilevamento 52.

Il programma di gestione comprende inoltre una procedura di trasmissione in remoto dei predetti piano di volo e sequenza di comandi, e una ulteriore procedura di ricezione dei dati di emissione rilevati dal mezzo aereo 60 e di messa a disposizione degli stessi dati per successive elaborazioni.

Il programma di gestione prevede altres? la possibilit? di gestire l?orientamento del drone rispetto alla sorgente, in modo da presentare sempre l?elemento di ricezione, qualora non isotropico, verso la sorgente stessa durante la missione di volo.

Il sistema 100 comprende inoltre ulteriori procedure per elaboratore destinate ad interpretare i dati di emissione rilevati e ricevuti dall'elaboratore di supporto 70, e a produrre corrispondenti diagrammi di emissione o mappe tridimensionali del campo magnetico generato dalla sorgente radiante 1.

Le funzioni delle procedure sopra descritte e le interazioni fra le stesse risulteranno evidenti dalla successiva descrizione del metodo di rilevamento, anch'esso oggetto dell'invenzione.

Il sopra menzionato drone 60 ? deputato all'effettuazione delle misurazioni di campo lungo il percorso di rilevamento 52 e comprende note strutture elettromeccaniche e di avionica necessarie al suo funzionamento, che esulano dagli scopi dell'invenzione, e che includono una unit? di controllo e pilotaggio 61 programmabile costituita da un elaboratore dedicato.

Il drone 60 comprende inoltre mezzi di rilevamento posizionale satellitare 62, collegati con la predetta unit? di controllo e pilotaggio 61, destinati a identificare la posizione attuale dello stesso con la precisione desiderata, secondo tecniche di posizionamento note, che possono se necessario fare ricorso a un riferimento posizionale fisso, situato a terra.

Nel drone 60 sono inoltre installati mezzi rilevatori di campo elettromagnetico 63, in collegamento con l'unit? di controllo e pilotaggio 61 e da questa comandati, atti a rilevare e trasmettere alla stessa dati relativi a caratteristiche del campo elettromagnetico generato dalla sorgente radiante 1 in corrispondenza dei sopra citati punti di rilevamento 53. In sostanza, i mezzi rilevatori 63, altrimenti identificati come "Assieme FA ("Field Analyzer" -Analizzatore di campo), comprendono una pluralit? di antenne operanti nelle bande di frequenza di interesse, tipicamente comprese fra 30 MHz e 1 GHz in polarizzazione orizzontale, verticale e circolare, e un ricevitore selettivo (SR), programmabile per ricevere selettivamente una o pi? frequenze fra quelle coperte dalle antenne di rilevamento, in funzione delle caratteristiche di emissione della sorgente radiante 1. Tutti gli elementi costitutivi dei mezzi rilevatori 63 sono noti al tecnico del settore e disponibili in commercio, per cui non verranno ulteriormente dettagliati.

In una variante, il ricevitore selettivo pu? essere sostituito da un ricevitore a banda larga nel caso in cui questo risulti maggiormente adatto agli scopi della misura (es. rilevazioni a scopi protezionistici).

Il drone 60 comprende mezzi di ricetrasmissione 66 in radiofrequenza, atti a trasmettere e ricevere dati e comandi attraverso l'unit? di controllo e pilotaggio 61 e per collegare lo stesso al predetto elaboratore remoto di supporto 70; e comprende inoltre un programma di comando 65, residente nell'unit? di controllo e pilotaggio 61, atto a ricevere dall'elaboratore 70 dati e comandi relativi al percorso di rilevamento 52, a trasformarli in sequenze di comandi per attuare il piano di volo previsto per la missione in corso, ad attivare in idonea relazione di fase i mezzi rilevatori 63; una ulteriore procedura di trasmissione 64 ? destinata a memorizzare i dati provenienti da questi ultimi per trasmetterli all'elaboratore di supporto 70 per la loro successiva elaborazione, come gi? descritto in precedenza.

Il metodo per il rilevamento e la mappatura spaziale del campo elettromagnetico emesso da una sorgente radiante 1 in radiofrequenza verr? nel seguito descritto, con riferimento alle figure sopra citate, nella sua particolare applicazione, con l'utilizzo del sistema di rilevamento 100 descritto in precedenza, e con riferimento a una missione di caratterizzazione della predetta sorgente radiante 1 appartenente a un apparato di radiocomunicazione installato su un mezzo semovente 60.

Il metodo prevede innanzitutto la definizione di una o pi? superfici di rilevamento tridimensionali 50, la cui collocazione spaziale ? definita in modo da circondare la sorgente radiante 1 a una distanza minima dalla stessa tale da poter effettuare rilevamenti dei valori di campo di emissione in campo lontano, vale a dire non perturbati dalla struttura della sorgente e dalla massa del mezzo semovente 60. In sostanza, la superficie di rilevamento 50 viene preferibilmente definita in forma di calotta sferica, centrata in corrispondenza della sorgente radiante 1. Nel caso in cui la caratterizzazione di quest'ultima preveda misurazioni a distanze diverse, e sia quindi necessario utilizzare diverse superfici di rilevamento 50, queste sono definite come calotte sferiche fra loro concentriche, e opportunamente distanziate, in funzione del numero di rilevamenti di campo che di volta in volta si ritengono necessari (figura 2).

La definizione logica della superficie di rilevamento 50 e del loro numero avviene con l'ausilio del programma dedicato residente nell'elaboratore di supporto 70, per mezzo di comandi di impostazione immessi dall'operatore, oppure facendo riferimento a modelli di caratterizzazione gi? utilizzati e memorizzati in precedenza nell'elaboratore 70.

L'operatore provvede quindi a impostare le caratteristiche della sorgente radiante 1 e del mezzo 60, oppure a prelevarle da una base di dati memorizzata in precedenza, relativa a tutte le possibili sorgenti 1 e ai mezzi 60 per i quali pu? essere effettuata la caratterizzazione. Le suddette caratteristiche possono comprendere, non limitativamente, per quel che riguarda la sorgente radiante 1, le bande di frequenza nelle quali la stessa opera, la potenza di emissione per ciascuna banda e, nel caso sia di interesse il calcolo automatico del guadagno in potenza del sistema radiante oggetto della misura, la potenza di emissione per ciascuna banda.

L'operatore inserisce inoltre il numero di punti di rilevamento 53 nei quali effettuare la caratterizzazione. E' evidente che sessioni di caratterizzazione che prevedono un maggior numero di punti di rilevamento consentono di ottenere risultati che meglio rappresentano la reale distribuzione del campo generato dalla sorgente 1, al costo di un maggior tempo di esecuzione dei rilevamenti e di un maggior tempo di elaborazione dei dati.

La fase successiva consiste nella definizione nella superficie di rilevamento 50, da parte dell'apposita procedura di elaborazione operante nell'elaboratore 70, di un percorso di rilevamento 52, che comprende il posizionamento di tutti i punti di rilevamento 53 sulla superficie 50, e nella definizione ottimizzata delle modalit? di raggiungimento sequenziale di ciascuno di essi da parte del drone 60. Il percorso di rilevamento 52 interessa l'intera estensione della medesima superficie 50.

Secondo l'invenzione sono previste due modalit? di definizione del percorso di rilevamento 52, che raggiungono livelli di ottimizzazione del percorso molto simili.

La prima modalit? prevede, per ciascuna superficie di rilevamento 50, la definizione di una pluralit? di linee chiuse 54, disposte a quote diverse sulla superficie 50. In sostanza, se la superficie 50 ? una calotta sferica, le linee chiuse 54 consistono preferibilmente in cerchi fra loro paralleli, compresi fra la base della calotta e il suo apice. I punti di rilevamento 53 sono convenientemente disposti lungo tali linee chiuse 54, preferibilmente equidistanziati.

Altre modalit? di distribuzione dei punti di rilievo sulla calotta sferica sono possibili in funzione dell?ottimizzazione della risoluzione richiesta nella misura, e si considerano incluse nella presente invenzione.

Il percorso di rilevamento prevede in questo caso (vedasi figura 4) il raggiungimento consecutivo di tutti i punti di rilevamento 53 disposti sulla linea chiusa 54 pi? bassa; al raggiungimento dell'ultimo punto di rilevamento 53 di quella linea chiusa 54 si prevede il raggiungimento del punto di rilevamento 53 pi? prossimo della linea chiusa 54 immediatamente superiore, il raggiungimento in successione di tutti i punti consecutivi di quella linea chiusa, e la ripetizione dello schema fino al completamento di tutti i punti di rilevamento 53 di tutte le linee chiuse 54. Il percorso di rilevamento 52 pu? naturalmente essere effettuato anche in senso opposto, partendo dalla linea chiusa disposta pi? in alto.

La seconda modalit? di definizione del percorso di rilevamento 52, non illustrata in quanto immediatamente arguibile, prevede che i punti di rilevamento 53 siano disposti equidistanziati su una spirale di passo predefinito, dipendente dal numero dei punti di rilevamento 53 nei quali effettuare le misurazioni e dalle dimensioni e forma della superficie di rilevamento 50. In questo caso il percorso di rilevamento 52 prevede il raggiungimento consecutivo di tutti i punti a partire da quello situato a quota inferiore, fino al punto situato alla quota superiore, o viceversa.

Le modalit? di definizione del percorso di rilevamento 52 sopra descritte possono essere adottate anche nel caso di una superficie di rilevamento 50 cilindrica.

Ulteriori modalit? di definizione del percorso di rilevamento 52 possono essere adottate in funzione di eventuali diverse topologie della superficie di rilevamento 50 - o delle superfici di rilevamento 50 - che di volta in volta si ritiene opportuno adottare. Ad esempio, la superficie di rilevamento 50 pu? essere costituita da una superficie piana o comunque aperta, cio? non avvolgente la sorgente radiante 1. In questo caso il predetto percorso di rilevamento comprende una pluralit? di linee aperte, fra loro sostanzialmente parallele, e di collegamenti fra le estremit? prossime di ciascuna coppia di linee adiacenti, a creare un percorso "a greca".

Sulla base dei dati sopra descritti, e in funzione della modalit? utilizzata per la definizione del percorso di rilevamento 52, la predetta procedura di elaborazione provvede a definire sequenze di comandi di pilotaggio per il drone 60, atti a costituire per lo stesso un piano di volo ottimizzato. Tale piano di volo ottimizzato prevede che il drone 60 effettui sequenze consecutive di spostamenti e relative soste lungo una linea chiusa 54. Ciascuna sosta ? prevista in corrispondenza di un punto di rilevamento 53, ed ha durata tale da consentire al drone 60 di effettuare tutte le misurazioni di campo previste dalla sessione di caratterizzazione.

Quando si richiede una elevata risoluzione e quindi un elevato numero dei punti di misura, il drone non si ferma sui punti selezionati per le misure ma acquisisce il dato di misura mentre passa per detti punti, sfruttando la massima velocit? di acquisizione dello strumento di misura utilizzato (selettivo o a banda larga).

La fase successiva prevede la trasmissione all'unit? di controllo e pilotaggio 61 del drone 60 del piano di volo ottimizzato, comprendente tutte le informazioni relative al percorso di rilevamento 52 e le sequenze di comandi necessarie affinch? il drone 60 stesso possa implementarlo.

Il programma di gestione operante nell'unit? di controllo del drone 60 provvede, a questo punto, a generare le coordinate spaziali assolute della superficie di rilevamento 50 (o delle superfici di rilevamento) in funzione della posizione del mezzo semovente 10 e della sorgente radiante 1 in esso installata, sulla base di informazioni posizionali rilevate dal sistema di posizionamento satellitare residente nel medesimo drone 60.

Lo stesso programma provvede quindi all'attivazione del piano di volo ottimizzato ricevuto dall'elaboratore di supporto 70.

Il drone 60 viene quindi posizionato in prossimit? del mezzo 10, e l'unit? di controllo 61 del drone 60 assume il comando dello stesso, posizionandolo in corrispondenza del primo punto di rilevamento.

Nel corso dell'esecuzione del piano di volo ottimizzato previsto dalla sessione di caratterizzazione, per ciascun punto di rilevamento 53 raggiunto dal drone 60, ? prevista l'attivazione dei mezzi di rilevamento di campo 63 e l'acquisizione e la registrazione di tutti i valori di campo previsti dalla sessione; successivamente i dati acquisiti vengono trasmessi all'elaboratore di supporto 70, e il drone 60 viene spostato nel punto di rilevamento successivo, fino al completamento della sessione stessa.

Il programma di gestione dell'elaboratore di supporto provvede quindi, contestualmente, a ricevere i dati dal drone 60 ed a memorizzarli per elaborazioni successive.

Tali elaborazioni consistono nella rappresentazione di un diagramma di radiazione, oppure di una mappa spaziale tridimensionale delle caratteristiche di emissione della sorgente radiante 1, secondo tecniche del tutto note, che non attengono all'invenzione e che non verranno pertanto approfondite.

Una variante del metodo di rilevamento sopra descritto ? relativa a situazioni di caratterizzazione dell'emissione della sorgente radiante 1 nelle quali il mezzo semovente 10 si trova in movimento. Tali situazioni sono comuni nel caso in cui il mezzo semovente 10 sia costituito da un veicolo blindato o da un'imbarcazione, e prevedono che il riferimento fisso 51, utilizzato dal drone 60 per definire la superficie di rilevamento 50, vari le proprie coordinate assolute in funzione del tempo.

In questo caso, una ulteriore procedura residente nell'unit? di controllo e pilotaggio 61 del drone 60 provvede a rilevare la posizione assoluta del riferimento fisso 51 con una frequenza temporale predefinita, ed a ricalcolare con la medesima frequenza le coordinate spaziali assolute della superficie di rilevamento 50 e dei punti di rilevamento 53.

La posizione assoluta del riferimento fisso pu? essere effettuata in vari modi, ad esempio dotando il mezzo 60 di ricevitore GPS e di un idoneo ricevitore, per ricevere le correzioni RTK, oppure sfruttando gli strumenti di posizionamento spaziale gi? presenti nel mezzo 60 stesso.

Si intende comunque che quanto sopra descritto ha valore esemplificativo e non limitativo, pertanto eventuali varianti di dettaglio che si rendessero necessarie per ragioni tecniche e/o funzionali, si considerano sin da ora rientranti nel medesimo ambito protettivo definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (17)

RIVENDICAZIONI

1. Metodo per il rilevamento e la mappatura spaziale del campo elettromagnetico emesso da una sorgente radiante in radiofrequenza (1), detta sorgente (1) essendo parte di un apparato di radiocomunicazione, in particolare installato su un mezzo (10) semovente o comunque mobile, detta sorgente comprendente una o pi? antenne trasmittenti e/o ricetrasmittenti (2), detto mezzo (10) essendo posizionato in campo aperto, detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi operative:

- ? definizione, con l'ausilio di un programma dedicato residente in un elaboratore di supporto, di almeno una superficie di rilevamento tridimensionale (50), detta superficie essendo definita rispetto a un riferimento fisso (51) posizionato in corrispondenza di detto mezzo (10), a una distanza minima da detto riferimento fisso (51) maggiore della minima distanza di campo lontano per quella citata sorgente radiante (1);

- ? definizione, in detta superficie di rilevamento (50), di un percorso di rilevamento (52), interessante l'intera citata superficie di rilevamento (50) e comprendente una pluralit? di punti di rilevamento (53), fra loro opportunamente distanziati;

- ? generazione, sulla base di detto percorso di rilevamento (52), di un piano di volo ottimizzato, codificato per un mezzo aereo di rilevamento (60), destinato ad essere eseguito da una unit? di controllo e pilotaggio di detto mezzo aereo (60), detto piano di volo ottimizzato comprendente una sequenza di spostamenti di detto mezzo aereo (60) fra un citato punto di rilevamento (53) e il successivo, ciascuno spostamento alternato a una sosta in corrispondenza di un citato punto di rilevamento (53);

- ? la trasmissione di detto piano di volo all'unit? di controllo e pilotaggio di detto mezzo aereo (60), nel quale in detta unit? di controllo e pilotaggio opera un programma di gestione atto ad eseguire ed implementare il citato piano di volo ottimizzato;

- ? il posizionamento di detto mezzo aereo (60) in prossimit? di detto mezzo semovente (10), e l'attivazione di detto piano di volo ottimizzato;

- ? per ciascun punto di rilevamento (53) raggiunto da detto mezzo aereo (60) durante l'esecuzione di detto piano di volo ottimizzato, l'attivazione di mezzi di misurazione del campo elettromagnetico generato dalla citata sorgente radiante (1), l'acquisizione e registrazione di dati relativi a uno o pi? valori di campo in detto punto di rilevamento (53) nella memoria di detta unit? di controllo e pilotaggio, e l'eventuale trasmissione di detti dati al citato elaboratore di supporto per la generazione, da parte di quest'ultimo, di un diagramma di radiazione e/o di una mappa spaziale tridimensionale delle caratteristiche di emissione di detta sorgente radiante (1).

2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che, in detto piano di volo ottimizzato, il raggiungimento di ciascun punto di rilevamento (53) prevede una sosta di detto mezzo aereo (60) in corrispondenza delle coordinate spaziali di detto punto (53).

3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta almeno una superficie di rilevamento (50) ? costituita da una calotta sferica o porzione di essa.

4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta almeno una superficie di rilevamento (50) ? costituita da una calotta piana, cilindrica o avente altra conveniente conformazione.

5. Metodo secondo le rivendicazioni 1, 3 o 4, caratterizzato dal fatto di prevedere una pluralit? di superfici di rilevamento (50) fra loro concentriche e opportunamente distanziate, detto piano di volo comprendente comandi per lo spostamento di detto mezzo aereo (60) fra una citata superficie di rilevamento (50) e quella successiva al completamento delle misurazioni in tutti i punti di rilevamento (53) di ciascuna superficie di rilevamento (50).

6. Metodo secondo le rivendicazioni 1, o 5, caratterizzato dal fatto che la definizione della superficie (50) ? funzione delle caratteristiche del mezzo (60) e di ciascuna antenna (2) appartenente alla sorgente radiante (1).

7. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il mezzo aereo per raggiungere i punti di rilevamento utilizza un sistema di posizionamento satellitare.

8. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il sistema di posizionamento satellitare comprende il riferimento a un punto fisso terrestre, atto a migliorare la precisione di posizionamento del citato mezzo aereo (60).

9. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il piano di volo ottimizzato sulla citata almeno una superficie di rilevamento (50) ? definito automaticamente sulla base di un modello, residente nel citato elaboratore di supporto e precedentemente preparato per quella particolare superficie di rilevamento (50), detto modello comprendente una pluralit? di sequenze di spostamenti e relative soste.

10. Metodo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che, per ciascuna citata superficie di rilevamento (50), detto percorso di rilevamento (52) comprende una pluralit? di linee chiuse (54), disposte a quote diverse sulla citata superficie (50) e fra loro sostanzialmente equidistanziate, e che detto piano di volo ottimizzato prevede che detto mezzo aereo di rilevamento (60) effettui sequenze consecutive di spostamenti ed eventuali relative soste, comprendenti i punti di rilevamento (53), ciascuna sequenza essendo effettuata lungo una citata linea chiusa (54), fra una sequenza e la successiva essendo previsto uno spostamento di detto mezzo aereo (60) verso la linea chiusa pi? prossima della citata superficie (50); l'inizio di detto piano di volo essendo indifferentemente previsto in corrispondenza della linea chiusa (54) a quota pi? bassa, o di quella pi? alta della citata superficie (50).

11. Metodo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta almeno una citata superficie di rilevamento (50) ? costituita da una superficie piana o comunque non avvolgente la citata sorgente radiante (1), e che detto percorso di rilevamento comprende una pluralit? di linee aperte, fra loro sostanzialmente parallele, e di collegamenti fra le estremit? prossime di ciascuna coppia di linee adiacenti, a creare un percorso "a greca".

12. Metodo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che, per ciascuna citata superficie di rilevamento (50), detto percorso di rilevamento (52) comprende una linea estendentesi a spirale fra la base di detta superficie di rilevamento (50) e l'apice della stessa, e che detto piano di volo ottimizzato prevede che detto mezzo aereo di rilevamento (60) effettui una sequenza consecutiva di spostamenti ed eventuali relative soste lungo detta linea a spirale (54a), l'inizio di detto piano di volo essendo indifferentemente previsto in corrispondenza dell'estremo di base o di quello di apice di detta linea chiusa (54).

13. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto mezzo (10) ? in movimento, che detto piano di volo prevede l'aggiornamento periodico della posizione assoluta di detto riferimento fisso (51) e che, sulla base della variazione di detta posizione assoluta, una procedura dedicata residente nella citata unit? di controllo e pilotaggio di detto mezzo aereo (60) provvede ad aggiornare le coordinate spaziali assolute di detta superficie di rilevamento (50).

14. Sistema per il rilevamento e la mappatura spaziale del campo elettromagnetico emesso da una sorgente radiante in radiofrequenza (1), detta sorgente (1) essendo parte di un apparato di radiocomunicazione, in particolare installato su un mezzo (10) semovente o comunque mobile, detta sorgente (1) comprendente una o pi? antenne trasmittenti e/o ricetrasmittenti (2), detto mezzo (10) essendo posizionato in campo aperto, detto sistema (100) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere:

- ? un elaboratore remoto di supporto (70), provvisto di mezzi di interfaccia con un operatore per consentire allo stesso di programmare sessioni di detto rilevamento e mappatura spaziale dell'emissione della citata sorgente radiante (1), e comprendente: una procedura di programma per elaboratore, provvista di mezzi per ricevere istruzioni relative a detti mezzo semovente (10) e sorgente radiante (1); di mezzi per generare, sulla base di informazioni relative ad almeno una superficie tridimensionale di rilevamento (50) residenti nella memoria di detto elaboratore, un percorso di rilevamento (52) di dette emissioni in forma di piano di volo codificato, detto percorso di rilevamento essendo sviluppato in detta almeno una superficie di rilevamento (50); e di mezzi per generare una sequenza di comandi di attuazione remota di detto piano di volo; detto elaboratore (70) comprendente inoltre una procedura di trasmissione in remoto di detti piano di volo e sequenza di comandi, e una ulteriore procedura di ricezione di dati di emissione rilevati e di messa a disposizione degli stessi;

- ? un mezzo aereo (60), a sua volta comprendente: una unit? di controllo e pilotaggio (61), programmabile per consentire allo stesso di effettuare in modo automatico spostamenti a quote diverse, secondo sequenze prefissate, lungo detto percorso di rilevamento (52) memorizzato nella propria citata unit? di controllo e pilotaggio (61) in forma di piano di volo, e di effettuare soste in corrispondenza di punti di rilevamento (53) appartenenti a detto percorso di rilevamento (52); mezzi di rilevamento posizionale satellitare (62), destinati a consentire allo stesso di individuare e raggiungere i citati punti di rilevamento (53); mezzi rilevatori di campo elettromagnetico (63), in collegamento con detta unit? di controllo e pilotaggio (61), atti a rilevare e trasmettere a quest'ultima dati relativi a caratteristiche del campo elettromagnetico generato da detta sorgente radiante (1) in corrispondenza dei citati punti di rilevamento (53); mezzi di ricetrasmissione (64) in radiofrequenza, atti a trasmettere e ricevere dati e comandi attraverso la citata unit? di controllo e pilotaggio (61); un programma di comando (65), residente in detta unit? di controllo e pilotaggio (61), atto a ricevere da detto elaboratore remoto di supporto (70) dati e comandi relativi al citato percorso di rilevamento (52), a trasformarli in sequenze di comandi per attuare detto piano di volo, ad attivare in idonea relazione di fase detti mezzi rilevatori (63), e a memorizzare i dati provenienti da questi ultimi per trasmetterli al citato elaboratore remoto di supporto (70).

15. Sistema secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che comprende strutture dati contenenti informazioni relative a caratteristiche tecniche di una pluralit? di detti mezzi semoventi (10) e di una pluralit? di dette sorgenti radianti (1) atte a essere installate in detti mezzi semoventi (10), detto programma di gestione remota comprendente procedure di accesso a dette strutture dati e di integrazione delle caratteristiche tecniche di particolari configurazioni da misurare nei citati sequenza di comandi e piano di volo per il citato mezzo aereo (60).

16. Sistema secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detto elaboratore comprende inoltre una procedura di elaborazione dei dati di emissione ricevuti e di generazione, sulla base di detti dati, di diagrammi e/o mappe tridimensionali di emissione della citata sorgente radiante (1).

17. Sistema secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detto mezzo aereo (60) ? costituito da un drone ad ala rotante.