Analisi dei sistemi radar passivi con segnali satellitari INMARSAT

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Analisi dei sistemi radar passivi con segnali

satellitari INMARSAT

Candidato:

STV (AN) Pietro RUSSO

Relatori:

Prof. Fabrizio BERIZZI

CC (AN) Rocco SOLETI

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Introduzione

Il radar passivo è un sensore che non trasmette un normale segnale radar, ma sfrutta le emissioni elettromagnetiche di trasmettitori non cooperanti, come ad esempio stazioni TV, stazioni radio FM, basestation GSM, UMTS, o ancora radar spaziali e satelliti. Per queste ragioni il radar passivo si presenta come valida alternativa ai normali radar, anche perché meno ingombrante e più economico . L’utilizzo della rete di comunicazione satellitare Inmarsat presenta una nuova opportunità nell’impiego di questi segnali come illuminatori di opportunità per applicazioni di radar passivo. Obiettivo di questa tesi è lo studio dei sistemi radar passivi Inmarsat e l’analisi dei loro aspetti realizzativi.

Nel primo capitolo saranno introdotti i sistemi radar passivi o PCL (Passive Coherent Location); l’analisi prenderà avvio con la rappresentazione dall’equazione bistatica del radar. In seguito si passerà all’analisi delle performance di sistemi radar passivi secondo i tipi d’illuminatori di opportunità scelti concentrandosi su quelli di tipo satellitare, per arrivare allo schema a blocchi di un PCL, di cui saranno evidenziati i vantaggi.

Nel secondo capitolo sarà illustrata la nascita delle comunicazioni satellitari. Saranno mostrati i vari blocchi come il segmento spaziale,il segmento di terra,le funzioni basilari e la scelta dell’orbita.

Nel terzo capitolo sarà descritto il satellite considerato,appartenente alla quarta generazione dei satelliti Inmarsat,ovvero I-4F2 o I-4 EMEA.Si è scelto tale satellite considerando la zona di copertura e la EIRP.

Nel quarto capitolo sarà analizzata la funzione di ambiguità per i segnali di Inmarsat. Lo studio della funzione di ambiguità ci permetterà di capire l’idoneità di questo tipo di segnale come possibile illuminatore di opportunità.

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Sommario

Introduzione ... 2

Sommario ... 3

Capitolo 1 - Sistemi radar passivi ... 6

1.1 Radar bistatico ... 6

1.2 Radar passivi o PCL (Passive Coherent Location) ... 7

1.3 Geometria dei sistemi PCL ... 8

1.4 Equazione bistatica del radar ... 9

1.5 Radar Cross-Section bistatica (BRCS) ... 12

1.6 Illuminatori d’opportunità spaziali ... 13

1.6.1 Radar passivi basati su illuminatori satellitari ... 14

1.7 Schema a blocchi di un PCL ... 17

1.8 Vantaggi e problematiche di un sistema PCL ... 21

Capitolo 2 - I segnali Inmarsat ... 22

2.1 La rete Inmarsat ... 22

2.1.1 Introduzione alla rete Inmarsat ... 22

2.1.2 Sviluppo del sistema Inmarsat ... 27

2.1.3 Configurazione del sistema ... 28

2.2 Configurazione del sistema BGAN ... 30

2.3 Costellazione Inmarsat ... 31

2.3.1 Distribuzione delle Frequenze e il fascio impiegato ... 31

2.4 Inmarsat 4F2 : descrizione generale ... 32

2.4.1 Piani di frequenza e polarizzazione per i link di comunicazione ... 34

2.5 Capacità di trasmissione del satellite ... 35

2.5.1 Feeder Downlink ... 35

2.5.2 Service downlink ... 36

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2.5.4 Global beam in Downlink... 37

2.6 Capacità di ricezione del satellite ... 37

2.6.1 Feeder Uplink ... 37

2.6.2 Service uplink ... 37

2.6.3 Regional beam in uplink ... 38

2.7 Signaling carriers (portanti di segnalazione) ... 38

2.7.1 Global beam signaling ... 38

2.7.2 Regional beam signaling ... 39

2.8 Transponder gain control and satturating flux density ... 39

2.9 Emissioni designate e larghezza di banda delle emissioni ... 39

2.10 Stazioni di terra ... 40

2.10.1 Terminali utenti ... 40

2.10.2 Gateway delle stazioni di terra ... 41

2.11 Link budgets ... 43

2.11.1 Communications links ... 43

2.12 TT&C ... 54

Capitolo 3 - Aspetti realizzativi ... 55

3.1 Caratteristiche del trasmettitore ... 55

3.2 Antenna in ricezione ... 55

3.3 Potenza ricevuta ... 58

3.4 SNR ... 59

3.5 Dinamica livelli di segnale ... 61

Capitolo 4 - Funzione di ambiguità e analisi del dato simulato e reale ... 63

4.1 Disadattamento in frequenza Doppler ... 63

4.2 Proprietà della Funzione di Ambiguità ... 65

4.3 Funzione di Ambiguità Bistatica ... 71

4.3.1 Geometria bistatica ... 71

5 4.5 Aspetti realizzativi ... 80 4.5.1 La scheda USRP 2 ... 80 4.5.2 La daughterboard DBSRX ... 83 Conclusioni ... 87 Ringraziamenti ... 89 Bibliografia ... 90