La tesi tratta dell'impiego degli UAV come piattaforme per radar ad apertura sintetica (SAR), evidenziando vantaggi quali operazioni prolungate senza rischio per l'equipaggio e maggiore efficienza. Viene discussa l'importanza degli UAV per la rilevazione in tempo reale e la loro integrazione con satelliti, specialmente in aree difficili da raggiungere. Si sottolinea la necessità di continui studi sul trasferimento del segnale SAR in tempo reale dagli UAV alle stazioni di controllo.

1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II
SCUOLA POLITECNICA DELLE SCIENZE DI BASE
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA
E TECNOLOGIE DELL’INFORMAZIONE
CORSO DI LAUREA DI INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
TESI DI LAUREA
IMPIEGO DI VELIVOLI A PILOTAGGIO
REMOTO (UAV) COME PIATTAFORME PER
RADAR AD APERTURA SINTETICA (SAR)
RELATORE CANDIDATO
Ch.mo Prof. Antonio Iodice Massa Pasquale
matr. 540/808

2.  Inconvenienti dei satelliti: shadowing e dati non aggiornati
 Inconvenienti dei velivoli: dipendenza
 dalle condizioni meteo e equipaggio a rischio
 Vantaggi degli UAVs (Unmanned Aircraft
Vehicles): nessun equipaggio corre rischi e le operazioni possono
protrarsi per decine di ore
Pasquale Massa - SAR per UAV 2
Earth Observation (EO)

3. UAV (Unmanned Aicraft Vehicle) “un veicolo a motore che non trasporta un
operatore umano, può eseguire manovre in autonomia o pilotato in remoto, può
essere sacrificabile o recuperabile, può portare un carico letale o non letale. I
veicoli balistici o semi-balistici, missili da crociera, proiettili di artiglieria,
torpedini, mine, satelliti, sensori incustoditi (senza una forma di propulsione) non
sono considerati veicoli “unmanned””. Fonte: Dipartimento di Difesa USA
UAV ≠ drone
Pasquale Massa - SAR per UAV 3
Cos’è un UAV
Un UAS può essere composto anche da più velivoli

4. Pasquale Massa - SAR per UAV 4
Perché impiegare gli UAV
Risparmio economico
e di peso
(confronto con Cessna O-2)
Efficienza e sicurezza
maggiori:
l’acronomo «DDD»
Dull (operazioni monotone)
Dirty (op. contaminanti)
Dangerous
(op. rischiose)
Note:
In Italia gli UAV <25KG non
possono volare oltre i 150m e
possono sorvolare i centri abitati

5. Pasquale Massa - SAR per UAV 5
Radar ad Apertura Sintetica (SAR)
Il Chirp: f1(t) =cos(ωt+
𝛼
2
𝑡2
)rect(
𝑡
𝜏
)
Pulse Repetition Frequency:
2𝑣
𝐿 𝑥
≤ PRF ≤
𝑐
2𝑆𝑠𝑒𝑛(𝜃)
L’immagine SAR:
risoluzione in range Δr =
c
2Δf
risoluzione in azimuth Δx=
𝐿
2
𝑣: velocità spostamento sensore
𝐿 𝑥: dimensione in azimuth dell’antenna
Θ: angolo di vista
S: ampiezza della scena a terra
Δf: banda del chirp
L: dimensione apparente dell’antenna

6. Pasquale Massa - SAR per UAV 6
Applicare il SAR a UAV
CONTRO
Forti variazioni di assetto e
traiettoria che richiedono
Motion Compensation (MoCo)
con Unità di Misura Inerziale
(IMU) e GPS
Sintetizzatore Digitale Diretto
(DDS)
Linear Frequency Modulated
Continuous Wave (LFM-CW)
• Generatore impiega minore
potenza di picco
• Dechirping eseguito in HW
• Frequenza di campionamento
inferiore
• HW campionamento più
semplice
• Sistemi meno costosi

7. Esempi di SAR per UAV
Pasquale Massa - SAR per UAV 7
 ARBRES (AiR-Based Remote Sensing)
2013, scopi civili
 30x17x20cm, 5KG, <75W , COTS
 Banda X e banda C,
 Testato su velivolo 17Kg e 3.2m apertura
alare
 PicoSAR (2005)
 banda X
 31x22x23cm, <10kg, <300W
 AESA, antenne attive a schiera
sfasata (Active Electronically
Scanned Array), scopi militari
 Campcopter 110Kg

8. La e il SAR per UAV
Pasquale Massa - SAR per UAV 8
 SAR2 (Search and Rescue
Synthetic Aperture Radar):
ricerca e soccorso in condizioni
proibitive
 UAVSAR, banda L (1-2GHz):
misurare sottili deformazioni
della superficie terrestre
 Missione CASIE-09
(Characterization of Artic Sea
Ice Experiment 2009) 2.7KG
peso, 17.5x12.5x10cm, banda C,
SIERRA (Sensor Integrated
Environmental Remote Research
Aircraft) circa 6.1m 156Kg quota
circa 304m. Volo da Ny-
Alensung in Norvegia alle Isole
Svalbard, nel Mar Glaciale
Artico

9.  L’intero progetto Copernicus (anche detto GMES, Global Monitoring for Enviroment and Security)
renderà l’Unione Europea autonoma entro i prossimi 6 anni nel settore della sicurezza e
dell'ambiente tramite le rilevazioni satellitari
 Inoltre le missioni Sentinel forniranno gratuitamente una grande quantità di immagini ad alta
risoluzione
 Fra 2 passaggi di un satellite sullo stesso punto possono trascorrere giorni, quindi dati non
sufficientemente aggiornati
 Gli UAV si stanno diffondendo enormemente in molteplici campi, a seconda delle loro dimensioni e
saranno disponibili in sempre maggiori località, ciò consente di inviarli con semplicità anche in aree
di pericolo.
 L’impiego degli UAV (soprattutto di quelli di dimensioni inferiori) va inquadrato più che in una
logica di sostituzione delle strumentazioni satellitari, quanto di integrazione, come nei casi in cui
servono dati in tempo reale e/o su aree ombreggiate da grosse strutture che si interpongono lungo la
linea di vista col satellite.
Pasquale Massa - SAR per UAV 9
CONCLUSIONI
PROSPETTIVE FUTURE:
Intensificare gli studi sul trasferimento in tempo reale del segnale SAR da velivolo a
stazione di controllo trovando il giusto trade-off fra peso, consumi, potenza della
trasmissione e capacità computazionale dei sistemi a bordo.

10. Pasquale Massa - SAR per UAV 10
GRAZIE PER L’ATTENZIONE