Raccolta delle presentazioni realizzare durante l'evento intermedio di presentazione dei risultati del progetto RADARDONE, cluster che mira a raccogliere tutte le competenze isolane sul tema dei radar, con l'obiettivo di progettare e realizzare di una piattaforma per la ricerca e lo sviluppo di sistemi all'avanguardia in questo campo.

1. Droni e Radar in Sardegna

2. Droni e Radar in Sardegna
Radar
RADAR sui Porti
(Vessel Traffic Service)
RADAR ARPAS
RADAR
AEROPORTUALI

3. Droni e Radar in Sardegna
Radar
RADAR sui Porti
(Vessel Traffic Service)
RADAR ARPAS
RADAR
AEROPORTUALI

4. Droni e Radar in Sardegna
Radar
RADAR sui Porti
(Vessel Traffic Service)
RADAR ARPAS
RADAR
AEROPORTUALI

5. Droni e Radar in Sardegna
Droni
Ispezione di impianti
industriali e
infrastrutture
Agricoltura di
precisione
Fotogrammetria E
3D reconstruction

6. Droni e Radar in Sardegna
Droni
Riprese notturne in
sicurezza di grandi
eventi
Prevenzione
dissesto
idrogeologico
Ricerca e
soccorso

7. Droni e Radar in Sardegna
Droni
sicurezza &
Intelligence
Ispezioni e Technical
Report di Impianti
tecnologici
Ispezione di
manufatti e beni
culturali

8. Droni e Radar in Sardegna
ATTACCHI
TERRORISTICI
DRONI CRITICITA’
IDENTIFICAZIONE

9. Droni e Radar in Sardegna
RADARSOLUZIONI
SISTEMI DI
MON ITORING
AMBIENTALI
REALTA’
AUMENTATA
5G

11. PROGETTO RADARDRONE
Analisi delle problematiche e soluzioni proposte
Ing. Paolo Maxia (INAF-OAC)

12. • Un aeromobile a pilotaggio remoto o APR, comunemente noto come drone, è un apparecchio volante
caratterizzato dall'assenza del pilota a bordo. Il suo volo è controllato dal computer a bordo del mezzo
aereo oppure tramite il controllo remoto di un navigatore o pilota, sul terreno o in un altro veicolo.
• L'inclusione del termine aeromobile sottolinea che, indipendentemente dalla posizione del pilota e/o
dell'equipaggio di volo, le operazioni devono rispettare le regole e le procedure degli aerei con pilota
ed equipaggio di volo a bordo.
• Il loro utilizzo è ormai consolidato per usi militari ed è crescente per applicazioni civili, ad esempio in
operazioni di prevenzione e intervento in emergenza incendi, per usi di sicurezza non militari, per
sorveglianza di oleodotti, con finalità di telerilevamento e ricerca e, più in generale, in tutti i casi in cui
tali sistemi possano consentire l'esecuzione di missioni "noiose, sporche e pericolose" (dull, dirty and
dangerous) spesso con costi economici ed etici minori rispetto ai mezzi aerei tradizionali.
– Fonte:wikipedia
Introduzione

13. Classificazione dei droni secondo UVS INTERNATIONAL (Unmanned Vehicle System Assotiation)
Introduzione
Categoria Acronimo Raggio Operativo [km] Quota di volo [m] Durata del volo [h] Peso massimo al decollo [kg]
TACTICAL UAV
Nano η <1 100 <1 <0,0250
Micro μ <10 250 1 <5
Mini Mini <10 150-300 <2 <30
Close Range CR 10-30 3000 2-4 150
Short Range SR 30-70 3000 3-6 200
Medium Range MR 70-200 5000 6-10 1250
Medium Range Endurance MRE >500 8000 10-18 1250
Low Altitude Deep Penetration LADP >250 50-9000 0,5-1 350
Low Altitude Long Endurance LALE >500 3000 >24 <30
Strategic UAV
Medium Altitude Long
Endurance MALE >500 14000 24-48 1500
High Altitude Long Endurance HALE >2000 20000 24-48 12000
Special Pourpose UAV
Unmanned Combat Aerial
Vehicle UCAV 1500 10000 2 10000
Lethal LETH 300 4000 3-4 250
Decoy DEC 0-500 5000 <4 250
Stratospheric STRATO >2000 20000-30000 >48 Da definire
Exo-stratospheric EXO Da definire >30000 Da definire Da definire
Space SPACE Da definire Da definire Da definire Da definire

14. • Negli ultimi tempi si è verificata una sensibile proliferazione di droni ad uso civile, per video fotografia e
videografia, tali droni, appartenenti alle categorie NANO, MICRO e MINI hanno causato una serie di
problematiche che non si limitano al semplice schianto al suolo (che non va sottovalutato):
– Privacy
– Sorvolo di zone non autorizzate (con o senza volontà da parte dell’operatore)
– Utilizzo per finalità diverse da quelle per le quali sono progettati
• I prezzi accessibili, le misure ridotte rendono infatti gli APR appartenenti alle prime tre classi della
categoria una perfetta arma in potenza facilmente modificabile/riconfigurabile.
• Problema di sicurezza a motivo della loro difficoltà di individuazione : dimensioni contenute,
difficilmente individuabili dai RADAR (prime tre categorie: sezione RADAR molto piccola, dell’ordine di
0.01 m2)
– È sufficiente un piccolo drone del valore di 200 euro operante ai margini della testata pista di un aeroporto per bloccare l’intero
traffico aereo dello scalo.
Introduzione

15. • Alcuni incidenti:
– GATWICK (Dicembre 2018): interruzione del traffico aereo per oltre 36 ore, a causa dell’intrusione di un numero non precisato di
velivoli a pilotaggio remoto (APR-UAV) di piccole dimensioni, penetrati all’interno del perimetro all’interno del perimetro di
competenza dell’autorità aeroportuale. Si è evidenziata una falla nel dispositivo di sicurezza dell’aeroporto. Le forze dell’ordine non
sono state in grado di far fronte alla minaccia e/o di individuare i piloti. Conseguenze: cancellazione di oltre 800 voli, 140000
passeggeri costretti a terra, danno economico di circa 25 milioni di dollari.
– MALPENSA (Aprile 2019): un drone non autorizzato, in volo sulle piste, ha costretto la torre di controllo a chiudere lo spazio aereo a
titolo precauzionale: lo scalo è rimasto aperto ma, per circa 20 minuti l’operatività è stata ridotta (quattro voli sono stati dirottati a
Linate ed a Torino). Non è stato individuato il proprietario del drone.
– ELMAS (Aprile 2019): l’avvistamento di alcuni droni in volo sull’area delle piste di decollo ha causato il blocco delle partenze e degli
arrivi per diversi minuti. L’improvvisa emergenza ha causato il ritardo di due voli diretti a Cagliari (di cui uno internazionale) che sono
stati costretti a rimanere in volo ed a prolungare il loro viaggio di alcune ore prima che l’allarme fosse dichiarato cessato dalla torre di
controllo. L’allarme è durato circa un’ora, le forze dell’ordine non hanno individuato i droni segnalati.
Introduzione

16. • Alcune delle piattaforme anti-drone presenti sul mercato
– ADRIAN (ELT-Elettronica): sistema con più sensori integrati.
– Aaronia AARTOS DDS: sistema di sorveglianza passivo (rilevazione delle emissioni RF del drone).
– Rhode&Schwartz ARDRONIS: sistema di sorveglianza passivo con capacità di jamming.
– IDS Black Knight: sistema RADAR banda X con sensori ottici integrati.
– ROBIN RADAR ELVIRA: sistema RADAR in banda X con possibilità di integrazione con sensori ottici.
– IAI drone guard: Piattaforma integrata con RADAR 3D e capacità di jamming.
– DJI AEROSCOPE: sistema passivo per la rilevazione delle emissioni RF dei droni.
Panoramica Sistemi antidrone
• Buona parte delle piattaforme esistenti sono caratterizzate da costi di acquisizione sensibili
• Attività di ricerca e tracking tramite sistemi integrati (non esiste UN sistema ottimale):
– RADAR (aumento potenza genera aumento disturbi).
– Sensori ottici (videocamere ad elevata risoluzione)
– Sensori acustici
– Sensori infrarossi.
– Sensori RF.

17. • Sviluppo ed implementazione di una piattaforma di sorveglianza RADAR antidrone eventualmente
integrata con altri sensori, caratterizzata da costi relativamente accessibili.
Scopo di RADARDRONE
• Concetto di NETTED RADAR (rete di RADAR):
Rete di stazioni RADAR riceventi e trasmittenti separate ma interconnesse tra loro.
Il vantaggio di un NETTED RADAR è quello di ottimizzare l’area sorvegliata grazie alla
possibilità di riconfigurare la geometria ed il posizionamento delle varie stazioni in
modo rapido, semplice e flessibile:

18. • SISTEMA RADAR NAVALE SIMRAD HALO 3 (BANDA X).
• SISTEMA DJI AEROSCOPE.
• SCHEDA SDR NATIONAL INSTRUMENTS USRP-2954R
• SCHEDE SDR HACKRFONE.
• AMPLIFICATORE MICZEN MZPA056059GF100W (BANDA C).
RADARDRONE: strumentazione
• Obiettivi :
1. Sviluppo unità di base previa modifica di un dispositivo RADAR commerciale
già esistente.
2. Sviluppo unità di base mediante impiego di schede SDR.
3. Sperimentazione sistema AEROSCOPE

19. OBIETTIVO 1

20. OBIETTIVO 2

21. OBIETTIVO 3
• Istallazione sistema aeroscope nel sedime aeroportuale dello scalo di “Cagliari-
Elmas(CA)”. Definizione di un perimetro di sicurezza circolare del raggio di 4 km con
attivazione di un segnale di allarme sulla piattaforma WEB del sistema e successivo
invio di un messaggio di posta elettronica all’indirizzo di un apposito addetto
destinato al monitoraggio dell’area.

22. STATO DI AVANZAMENTO
• Obiettivo 1 (unità RADAR basata sul SIMRAD HALO3):
– Sperimentata efficacia del sistema nell’individuazione dei droni.
– Antenna sostitutiva in fase di caratterizzazione.
– Prossima acquisizione della SDK per le modifiche software.
• Obiettivo 2 (unità RADAR basata su schede SDR):
– Realizzate antenne sostitutive degli HORN con Waveguide Slot Array di
bassissimo costo.
– Studio del software per implementazione del blocco TX e del blocco RX.
• Obiettivo 3 (Sperimentazione sistema AEROSCOPE ):
– Fase sperimentale presso SOGAER terminata.

23. STATO DI AVANZAMENTO
• Obiettivo 2 (unità RADAR basata su schede SDR):
– Realizzate antenne sostitutive degli HORN con Waveguide Slot Array di
bassissimo costo.

24. STATO DI AVANZAMENTO
• Obiettivo 3 (Sperimentazione sistema AEROSCOPE):
Nei quattro mesi di utilizzo continuativo, il sistema AEROSCOPE ha effettuato 2070 avvistamenti.
Dettaglio zona di guardia impostataDettaglio generale

25. Grazie per l’attenzione

26. RADARDRONE
Le procedure dell’Affidabilità applicate alla piattaforma RADARDRONE
Ing. Giovanna Mura, DIEE UNICA

27. L' attitudine di un oggetto ad adempiere alla funzione richiesta nelle
condizioni fissate e per un periodo di tempo stabilito (UNI 8000).
La probabilità che un oggetto:
svolga la funzione richiesta
nelle condizioni fissate
per un periodo di tempo stabilito
Attività tesa ad ottenere l’affidabilità degli oggetti ai livelli
voluti.
Conformità: Rispondenza dei parametri funzionali a
specifiche di progetto.
2
Affidabilità

28. RAMS
RELIABILITY
AVAILABILITY
MAINTAINABILITY
SAFETY
3
DEPENDABILITY

29. RAMS
4
DEPENDABILITY
ETA (Event Tree Analysis)
FMEA (Failure Modes and Effects Analysis)
FMECA (Failure Modes, Effects and Criticality Analysis)
HAZOP (HAZard and OPerability Studies)
RCA (Root Cause Analysis)
FTA (Fault Tree Analysis)
MA (Markov Analysis)
RBD (Reliability Block Diagram)
Part Stress e Part Counts Analysis
SIL (Safety Integrity Level)

30. Radardrone
5
HackRF One

31. Radardrone
6
HackRF One
Features
half-duplex transceiver
operating freq: 1 MHz to 6 GHz
supported sample rates: 2 Msps to 20 Msps (quadrature)
resolution: 8 bits
interface: High Speed USB (with USB Micro-B connector)
power supply: USB bus power
software-controlled antenna port power (max 50 mA at 3.3 V)
SMA female antenna connector (50 ohms)
SMA female clock input and output for synchronization
convenient buttons for programming
pin headers for expansion
Portable
open source
è una piattaforma Software Defined Radio
(SDR) in grado di trasmettere o ricevere segnali
radio da 1MHz a 6GHz.
BOM (Bill Of Materials)

32. Radardrone
7
HackRF One
TOP Layer che ospita tutta la componentistica;
C2 Layer ospita il GROUND plane;
C3 Layer diviso in GROUND plane e POWER plane;
BOTTOM Layer ospita tutte le connessioni signal lato BOTTOM.

33. Radardrone
8
HackRF One
- Part Counts e Part Stress Analysis
(normativa: MIL Std 217F-2, Siemens SN29500)
- Screening in temperatura/ 85°C- 85%RH
Camera Climatica - Angelantoni, modello Sunrise SU 340
- Compatibilità elettromagnetica
(normativa: MIL Std 461F)
RF
Front-End
FPGA
DAC FPGA
USB
Interface
RF
Front-End
ADC
Receive signal path
111
Transmit signal path Host computer
GNU Radio
Matlab
Labview

34. Radardrone
9
Sistema Radar

35. Radardrone
10
Sistema Radar
Scelta configurazione (bi-statica o monostatica)
Scelta dei:
- Transmitting Amplifier
- Low-Noise Amplifier
- Drive Amplifier
Reliability Block Diagram (RBD)
Failure modes and Effects Analysis (FMEA)
Design for Reliability

36. Grazie per l’attenzione!
11

37. RADARDRONE
RADAR modulari per il controllo di Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto
Dott. Tonino Pisanu (INAF – OAC)

39. POR Sardegna FESR 2014/2020 - ASSE PRIORITARIO I
“RICERCA SCIENTIFICA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”
Azione 1.1.4 Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo
di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi
AVVISO PUBBLICO PER LA PRESENTAZIONE DI PROPOSTE FINALIZZATE ALLA REALIZZAZIONE DI AZIONI
CLUSTER “TOP-DOWN”

40. Azione 1.1.4 Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo
di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi
• L’obiettivo dell’Asse I è promuovere gli investimenti delle imprese in R&S, sviluppando collegamenti e sinergie tra
imprese, Organismi di ricerca e sviluppo e il settore dell’istruzione superiore. In particolare si punta allo sviluppo di
prodotti e servizi, trasferimento di tecnologie, innovazione sociale, ecoinnovazione.
• La Regione Sardegna si pone l’obiettivo di individuare e sostenere l’innovazione delle imprese in particolare
trasferendo invenzioni, conoscenze, know how e risultati della ricerca, al fine di favorire l’adozione, nell’ambito
dell’attività aziendale, di prodotti/processi innovativi.
• Sardegna Ricerche, tra gli strumenti utili all’attuazione dell’azione 1.1.4 ha inserito i Progetti Cluster Top Down.
• In particolare, con questo strumento si intende promuovere l’attivazione di collaborazioni tra Organismi di Ricerca e
imprese, finalizzate allo sviluppo di innovazioni che possano, una volta fatte proprie da parte delle imprese, portare
loro dei vantaggi competitivi.
• Progetti di sviluppo e innovazione, presentati dagli Organismi di Ricerca, in collaborazione con le imprese, basati su
bisogni comuni al cluster di imprese aderenti.

41. Perché RADARDRONE?
A seguito della collaborazione fra INAF-OAC e DIEE sulla ricerca e
sviluppo di competenze sui sistemi di ricezione e di trasmissione
dei segnali a radio frequenza;
della partecipazione dell’INAF-OAC nel progetto EUSST che ha
visto una collaborazione per lo sviluppo del sistema BIRALET con
la Vitrociset.
I droni sono sistemi sempre più presenti e diffusi nella nostra
società e possono essere usati per scopi pericolosi e dannosi;

43. INAF – OAC headquarter 1 - Electronic laboratory
1
2 - Microwave laboratory
2
3 - Mechanical shop
3
San Basilio, June 20 -21 th 2019

44. RADAR - BIRALET

45. WP #1 Project Management;
WP #2 Analisi e valutazione della situazione di partenza;
WP #3 Progetto e realizzazione della infrastruttura di R&S;
WP #4 Progetto, realizzazione e collaudo della piattaforma radar;
WP #5 Promozione e diffusione dei risultati;

46. Mesi
Work
Package
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
1
M1
2
3
M1
4
M1
5
M1 M2
Maggio 2018 Novembre 2020
Dicembre 2020

47. Attività
A.0.1 – Monitoraggio e coordinamento dei vari WP
A.0.2 – Report di gestione amministrativa e finanziaria
A.0.3 – Organizzazione dei meeting di progetto
A.0.4 - Realizzazione di un CMS - Content Management System
Un Content Management System (CMS) web-based sarà realizzato per semplificare la
comunicazione e lo scambio dei documenti di progetto tra i partner del cluster per
l’intera durata del progetto.

48. Risultati e Prodotti
WP1 - M.0.1 – Kick off del progetto (Mese 1)
WP1 - R.0.1 – Piano di gestione del progetto (Mese 2)
WP1 – R.0.2 – Key Performance Indicator (Mese 2)
WP1 - R.0.3 – Piano di gestione dei rischi (Mese 2)
WP1 - R.0.4 – Report finanziario e gestionale (Mese 12)
WP1 - R.0.5 – Report avanzamento attività (Mese 12)
WP1 - R.0.6 – Report finanziario e gestionale (Mese 24)
WP1 - R.0.7 – Report avanzamento attività (Mese 24)
WP1 - R.0.8 – Report finanziario e gestionale finale (Mese 30)
WP1 - R.0.9 – Report finale attività (Mese 30)

49. Obiettivi
Ricerca e acquisizione dei dati sulla realtà aziendale in Sardegna nel campo della radaristica;
Analisi delle problematiche comuni delle aziende partecipanti.
Stimolare e recepire la domanda di innovazione delle imprese Sarde aderenti e che manifesteranno interesse ad aderire alla
piattaforma del settore Radar.
Valutazione delle disponibilità strumentali e di attrezzature nei laboratori degli Enti di ricerca ed in quelli aziendali per favorirne la
condivisione;
Valutazione delle risorse umane disponibili e delle relative competenze;
Coinvolgimento di enti pubblici e/o privati nello sviluppo tecnologico della piattaforma;
Risultati e Prodotti
WP2 - R.0.1 Report contenente l’elenco delle aziende, le loro dotazioni strumentali e le competenze degli enti e delle aziende del
cluster. (Mese 3)
WP2 - R.0.2 Report contenente i) l’analisi di mercato delle aziende della radaristica in Sardegna; ii) lo stato di sviluppo di sistemi radar
in Sardegna; iii) le esperienze di piattaforme simili esistenti in altre aree geografiche. (Mese 3)

50. Obiettivi
Progetto del portale con accesso riservato, che costituirà l’interfaccia di ingresso
per gli operatori, sarà interattivo e offrirà agli utenti una panoramica delle
strumentazioni e dei servizi offerti dalla piattaforma;
Selezione e acquisto della strumentazione integrativa a quella presente nei
laboratori INAF, DIEE e della aziende;
Risultati e Prodotti
WP3 -R.0.1 - Progettazione della infrastruttura di R&S; (Mese 8)
WP3 -R.0.2 - Definizione dell’hardware e software da acquistare; (Mese 9)
WP3 -M.0.1 - Acquisto della strumentazione; (Mese 13)
WP3 -R.0.3 - Definizione dei servizi offerti. (Mese 15)

51. Obiettivi
Progettare il sistema complessivo;
Assemblare, collaudare e verificare l’affidabilità dei sottosistemi.
Integrare i sottosistemi ed eseguire test in contesti operativi del prototipo.
Verificare il buon funzionamento della piattaforma realizzata.
Risultati e Prodotti
WP4.R.0.1 - Disegni e progetto della piattaforma RADAR; (Mese 16)
WP4.R.0.2 - Prototipo o prototipi del RADAR; (Mesi 20-27)
WP4.M.0.1 - Piattaforma di controllo e protezione delle aree critiche individuate; (Mese 27)

52. Attività
WP4 A.0.1 Progettazione dei prototipi. Questa attività prevede di utilizzare opportuni software di
progettazione e simulazione elettromagnetica, elettronica e meccanica, per produrre disegni esecutivi e
schemi elettrici dei sottosistemi;
WP4 A.0.2 Realizzazione dei prototipi. A seconda della tipologia di sottosistema, si prevedono attività di
realizzazione e test dei prototipi in laboratorio, acquisto di parti e componenti con relativo collaudo e
redazione di report di specifiche;
WP4 A.0.3 Caratterizzazione e integrazione dei prototipi. In questa fase ci saranno attività di integrazione dei
sottosistemi realizzati, misure in laboratorio e all’aperto con test dei livelli di rilevazione dei prototipi di APR;
WP4 A.0.4 Analisi di affidabilità. Fin dalla fase di progettazione si applicheranno le metodologie (MIL-HDNK-
217-F, SR332) per la valutazione della Affidabilità, inizialmente mediante Part Count Analysis.

53. Risultati e Prodotti
WP5 - R.0.1 – Portale web del progetto (Mese 3)
WP5 - M.0.1 – Workshop divulgativo intermedio (Mese 15)
WP5 – R.0.2. – Report di promozione e diffusione dei risultati (mese 12)
WP5 – R.0.3 – Report di promozione e diffusione dei risultati (mese 24)
WP5 - M.0.2 – Workshop divulgativo finale (Mese 30)
WP5 – R.0.4 – Report di promozione e diffusione dei risultati (mese 30)

54. Marzo 2019 - Tesi di laurea studente Università la Sapienza
Agosto 2019 - Installazione sistema AEROSCOPE presso SOGAER
Settembre 2019 - Partecipazione alla notte dei ricercatori 2019
Ottobre 2019 - Presentazione alla manifestazione SINNOVA 2019
Rassegna stampa sull’installazione del sistema AEROSCOPE
Novembre 2019 Partecipazione alla fiera Sicurezza 2019 a Milano