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
PROGETTI CLUSTER TOP DOWN Relazione Tecnico-Scientifica
Intermedia
PROGETTO CLUSTER TOP DOWN
“RADARDRONE”
da redigersi a cura dell’Organismo di Ricerca in qualità di Soggetto Attuatore del progetto e da inviare tramite pec a protocollo@cert.sardegnaricerche.it. Il documento andrà trasmesso entro 15 giorni dal termine stabilito (a metà progetto la relazione tecnico scientifica intermedia, a
fine progetto la relazione tecnico scientifica finale).
Relazione n. 1 periodo di lavoro dal 15/05/2018 al 15/09/2019
Organismo di Ricerca: INAF – OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI CAGLIARI Progetto Cluster Top Down: RADARDRONE
Convenzione prot. n°0006182 del 11/05/2018 CUP: F21B17000900005
1) Struttura, caratteristiche e proprietà dell’innovazione proposta
Il progetto RADARDRONE mette a sistema le competenze, conoscenze, ed esperienze nel campo della Ricerca Tecnologica, possedute dall’OAC(Osservatorio Astronomico di Cagliari), dal DIEE (Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica) dell’Università degli Studi di Cagliari e dalla compagine di aziende ed organizzazioni altamente innovative facenti parte del cluster ed ampiamente descritte nel report WP2-R01 allegato alla presente relazione scientifica.
L’OAC dell’INAF progetta, realizza e gestisce gli avanzati sistemi per la ricezione ed elaborazione dei dati prodotti dall’innovativo radiotelescopio da 64 metri di diametro, installato nel territorio del Comune di San Basilio in provincia di Cagliari e denominato SRT (Sardinia Radio Telescope). Questa complessa infrastruttura scientifica, riceve i lontanissimi segnali radio generati da diversi oggetti celesti nel vastissimo range di frequenze fra 300 MHz e 100 GHz.
Per poter ricevere questi debolissimi segnali, i Tecnologi e i Tecnici dell’OAC devono progettare e realizzare presso i propri laboratori di Microonde, Elettronica e Meccanica,dei sistemi di ricezione molto complessi, stabili e sensibili. Per realizzare questi sistemi, i ricercatori utilizzano i più avanzati software 2D e 3D di progettazione elettromagnetica, elettronica e meccanica, che vengono poi testati negli attrezzati laboratori presenti nella nuova sede dell’OAC di Selargius.
L’OAC collabora attivamente con il DIEE dell’Università di Cagliari, ospitando studenti e tirocinanti, fornendo tesi di laurea e di dottorato,e completando i lavori teorici svolti dai
Ricercatori del DIEE con la realizzazione e caratterizzazione dei componenti e sistemi progettati. Questa collaborazione ha portato negli anni a numerosi lavori su rivista con referee e alla realizzazione di componenti e sistemi a microonde molto innovativi,come ad esempio i sistemi PA (Phased Array) in cui uno dei più grandi vantaggi è quello di poter generare molti fasci indipendenti e di puntarli molto velocemente e senza la necessità di parti meccaniche in movimento ma solo introducendo sfasamenti elettronici fra le diverse antenne che licostituiscono.
A seguito dei numerosi incontri e interlocuzioni fra i Tecnologi degli Enti di Ricerca e delle imprese coinvolte, viste le competenze ed esperienze deiproponenti, è stato individuato come argomento del cluster, la progettazione e realizzazione di una piattaforma per la ricerca e sviluppo di sistemi RADAR.
Come è noto, questi ultimi sono sistemi presenti e utilizzati in una miriade di applicazioni:
supporto alla navigazione aerea e navale, apparati automotive per il controllo anticollisione e per la guida autonoma, meteorologia, georadar per il controllo del sottosuolo, monitoraggio dei detriti spaziali, applicazioni militari e monitoraggio o controllo di infrastrutture o di aree sensibili.
Il principio di funzionamento che governa un sistema RADAR (qualunque sia il campo applicativo) è fondamentalmente sempre lo stesso e consta di un sistema trasmittente (in genere costituito da un generatore di segnale seguito da un amplificatore e da un'antenna che irradia il segnale verso il bersaglio) e di un sistema ricevente, nel quale un'antenna che raccoglie il debole segnale riflesso dal bersaglio inviandolo ad sistema ricevente che provvede ad amplificarlo, ad acquisirlo ed ad estrarre le informazioni necessarie dopo averlo opportunamente elaborato.
È importante notare che i sistemi RADAR possono essere classificati come appartenenti a due categorie principali: RADAR monostatici (nei quali viene impiegata una sola antenna sia per trasmettere che per ricevere il segnale) e bistatici (nei quali, dualmente, le antenne utilizzate sono due, una in ricezione ed una in trasmissione); maggiori dettagli riguardo i componenti facenti parte di questi due tipologie di sistemi sono descritte nel report WP4-R01 allegato alla presente relazione.
Il gruppo formato dal partenariato tra INAF-OAC, DIEE e le aziende facenti parte del CLUSTER, possiede tutte le competenze, per realizzazione in Sardegna di una piattaforma integrata all’interno della quale risulti possibile procedere in modo rapido ed efficiente progettare, realizzare e testare diversi sistemi RADAR; in particolare, durante le fasi di incontro e confronto con le imprese partecipanti è emerso che nell’ambito dei sistemi radar sarebbe molto utile e
proficuo portare avanti la realizzazione di piccoli sistemi RADAR modulari e facilmente installabili per il monitoraggio e l'individuazione degli APR (Aeromobili a Pilotaggio Remoto, comunemente noti come Droni). Come accennato nel report WP4-R01 allegato, in commercio esistono già degli apparati che svolgono questo compito ma, generalmente, nella quasi totalità, sono caratterizzati dall'avere un ingombro elevato che ne pregiudica la facilità di trasporto (il RADAR ELVIRA commercializzato dalla ROBIN RADAR SYSTEM ne è un esempio) o un costo sensibile (come ad esempio il sistema anti-drone "DRONE GUARD" dell'azienda Israeliana IAI).
In generale, nelle varie soluzioni proposte (più o meno performanti), il concetto di modularità non sempre è presente trattandosi molto spesso di sistemi con unità ricetrasmittente singola nei quali l'estensione dell'area sorvegliabile, come indicato nel report allegato WP4-R01, è strettamente legata alla massima distanza raggiungibile ed alla potenza disponibile del trasmettitore (vincolata, quest'ultima, dal rispetto dei limiti previsti dalle normative vigenti riguardanti l'inquinamento elettromagnetico).
Nell'ottica di superare le limitazioni accennate, quello che si vuole proporre nell'ambito del progetto RADARDRONE è un'applicazione dei concetti già trattati in letteratura e noti come
"NETTED RADAR" intendendo con tale termine una rete di stazioni RADAR riceventi e trasmittenti separate ed interconnesse tra loro: in questo modo è possibile ottimizzare l'area sorvegliata grazie alla possibilità di riconfigurare la geometria ed il posizionamento delle varie stazioni in modo semplice e flessibile.
Prendendo dunque spunto dalle tematiche trattate nell'ambito dei sistemi RADAR composti da un insieme di stazioni connesse tra loro, il passo successivo del progetto è stata l'individuazione (intendendo con "individuazione" l'acquisizione di strumentazione commerciale già presente sul mercato ed eventualmente modificabile) e/o progettazione della "cella di base" costituente il sistema stesso. A tal fine sono stati acquisiti:
a) Un sistema RADAR commerciale SIMRAD HALO 3, operante in banda X.
b) Un sistema DJI AEROSCOPE di rilevazione passiva progettato per l'individuazione degli APR.
c) Una scheda National Instruments SDR USRP-2954R.
d) Un amplificatore MICZEN MZPA056059GF100W.
I quattro apparati sono descritti nel dettaglio nel documento WP3-R02 allegato alla presente relazione, mentre le attività sperimentali condotte (in particolare sul sistema SIMRAD HALO3 e sull'AEROSCOPE) sono esposte nel già citato WP3-R02, nel WP4-R01 e nel report dedicato agli esperimenti condotti sull'AEROSCOPE (anche quest'ultimo allegato alla presente relazione).
I risultati ottenuti, ampiamente divulgati con le imprese nel corso degli incontri hanno portato alla definizione delle specifiche operative riguardanti il disegno ed il progetto della piattaforma RADAR (ed in particolare dell'unità di base) riportati nel WP4-R01.
Durante tali incontri (i cui registri sono anch'essi allegati alla presente relazione), i rappresentanti della VITROCISET e della 3DAEROSPAZIO si sono mostrati molto interessati ai risultati conseguiti, in particolare sul possibile impiego (tramite alcune modifiche software ed hardware non invasive) di sistemi RADAR commerciali navali nel campo del rilevamento degli APR.
E' importante sottolineare che l'attività sperimentale riguardante il sistema AEROSCOPE, attualmente installato, per l’attività di test, nel perimetro dell’aeroporto internazionale
“M.Mameli” di Cagliari-Elmas, permette alla SOGAER (Società di Gestione Aeroporto di Cagliari) di valutare e di disporre provvisoriamente di un sistema anti-drone efficiente aumentando sensibilmente la sicurezza aeroportuale: al momento, infatti, fino all'entrata in vigore della nuova normativa di settore, non esistono requisiti tecnici ai quali gli aeroporti italiani devono fare riferimento nei propri progetti di protezione anti-drone.
2) Metodologie/materiali utilizzati ai fini dello svolgimento del Progetto
Ai fini del corretto svolgimento del progetto, è stata effettuata una preliminare progettazione della infrastruttura tecnica e successivamente si è provveduto alla definizione dei servizi offerti dalla piattaforma (i relativi dettagli sono riportati nei documenti WP3-R01 e WP3-R03 allegati alla presente relazione).
Successivamente si è provveduto all’acquisto della strumentazione dedicata, giàsinteticamente elencata nel paragrafo precedente e, come già accennato, esaustivamente descritta nel documento allegato WP3-R02. Tale strumentazione ha integrato e completato la già ampia vasta gamma di strumenti e di software dedicati alla progettazione ed allo sviluppo di componenti elettronici a disposizione dei laboratori dell’INAF-OAC e del DIEE (illustrata nel documento WP3-R01) consentendo un efficiente ed efficace sviluppo del progetto.
3) Risultati conseguiti rispetto agli obiettivi prefissati nel progetto approvato
Il progetto RADARDRONE (RADAR modulari per il controllo di sistemi aeromobili a controllo remoto), come già accennato, mira a raccogliere tutte le competenze presenti nella Regione Sardegna relative alle tematiche del settore radaristico. L’obiettivo finale è la progettazione e la successiva realizzazione di una piattaforma per la ricerca e lo sviluppo di sistemi RADAR all’avanguardia. A tal fine, sono stati individuati quattro obiettivi specifici dei quali alcuni pienamente raggiunti già al termine dei primi 15 mesi di progetto. Relativamente al primo obiettivo specifico, è stato fatto il punto sullo stato dell’arte dei sistemi RADAR impiegati per il monitoraggio ed il controllo di aree critiche e sensibili; sono stati inoltre individuati gli interessi e le competenze delle diverse aziende coinvolte nel progetto RADARDRONE ed è stata infine effettuata un’approfondita ricerca riguardo l’esistenza di piattaforme simili in altre parti d’Italia o del resto del mondo: il risultato di questa ricerca ha prodotto come risultato i report WP2-R01, WP2-R02, WP3-R01 e WP4-R01 allegati alla presente relazione.
Per quanto riguarda il secondo ed il quarto obiettivo specifico, dopo aver acquisito gli strumenti necessari a completare la già ottima dotazione dei laboratori INAF-OAC e del DIEE, si è provveduto a stilare il progetto sia della piattaforma e sia del prototipo dell’unità RADAR basato sull’impiego di schede SDR (Software Defined Radio): il dispositivo, che sarà realizzato durante la seconda parte dello svolgimento del progetto, sarà caratterizzato dalla modularità, dalla facilità di installazione e di configurazione, permettendo il monitoraggio ed il controllo di aree sensibili dall’intrusione non autorizzata di velivoli APR. È inoltre importante citare la progettazione e la realizzazione del sito web (attualmente operativo) che contiene le informazioni sui servizi offerti, sulla strumentazione disponibile ed un database delle aziende Sarde partecipanti al cluster (una descrizione dettagliata del portale è presente nel documento WP5-R01, allegato alla presente relazione).
Per quanto riguarda infine il terzo obiettivo specifico, l’INAF-OAC ed il DIEE hanno provveduto ad effettuare la formazione di personale esperto (attualmente in corso)nella progettazione e successiva realizzazione di sistemi RADAR, con l’obiettivo dichiarato di fornire supporto alle aziende nella soluzione dei loro problemi e nella gestione dei laboratori e delle strumentazioni connesse.
L’innovazione proposta, in particolare l’implementazione della già citata piattaforma e dell’unità RADAR di base facente parte di una eventuale “rete” di dispositivi distribuita, avrà ricadute positive su tutte le aziende facente parte del Cluster, permettendo ad esempio alla Vitrociset spa e dalla Nurjana srl di ampliare le proprie conoscenze in ambito RADAR a piccoli sistemi mobili e facilmente riconfigurabili; alle società Abinsula, Bithiatec e Gexcel di approfondire le proprie competenze nel campo dello sviluppo software e del telerilevamento anche a contesti operativi smart o di piccole dimensioni (tali competenze potranno essere estese, in misura minore anche a realtà come la Luche s.r.l e la 4c Multimedia); alla SPE Electronics ed alla ECOS Elettronica di incrementare le proprie capacità nel campo delle telecomunicazioni, del telecontrollo e della telesorveglianza; alla Sulcisdrone ed alla 3D Aerospazio di aumentare le proprie cognizioni in materia di sicurezza di volo e delle problematiche relative ai voli degli APR al di sopra di eventuali aree sensibili.
4)Difficoltà riscontrate
Per quanto riguarda le criticità e le eventuali difficoltà che sarebbero potute emergere durante lo svolgimento del progetto, allo stato attuale nel corso del progetto RADARDRONE non sono state rilevati ritardi o particolari problemi: le azioni previste sono state portate avanti con le corrette tempistiche, secondo quanto previsto dal crono programma riportato nella scheda tecnica e nel piano di gestione del progetto (documento WP1-R01) allegato alla presente relazione scientifica.
5) Disseminazione dei risultati e trasferimento tecnologico.
Il materiale divulgativo utilizzato per coinvolgere le varie imprese del gruppo cluster consiste principalmente in una presentazione power point che, con il progredire dell’attività e dei risultati raggiunti dal progetto, viene continuamente e costantemente aggiornata e proposta ai vari incontri nei quali vengono illustrate le finalità e gli obiettivi del progetto stesso. La versione aggiornata della presentazione viene allegata alla presente relazione scientifica.
Allo scadere del primo anno di progetto è stato inoltre prodotto un documento sintetico riassuntivo, anch’esso allegato alla presente relazione, che illustra lo stato dei vari WORKPACKAGES nei quali il progetto stesso è stato suddiviso.
Attualmente è di prossima pubblicazione un comunicato stampa nel quale verranno sinteticamente illustrati gli importanti risultati relativi all’istallazione del dispositivo DJI AEROSCOPE all’interno del perimetro dell’aeroporto internazionale “M.Mameli” di Cagliari- Elmas”
Inoltre, l’attività di diffusione dei risultati nei primi 15 mesi del progetto, all’interno del cluster di imprese è stata caratterizzata da una forte discussione e condivisione della conoscenza prodotta. Questa attività è stata rafforzata dal portale web, che ha permesso di condividere e promuovere i risultati fin qui raggiunti. La pubblicizzazione attraverso il portale, inoltre, ha permesso sia di avere un tesista proveniente dall’Università La Sapienza di Roma (che attualmente sta concludendo una tesi di laurea magistrale avente come argomento le tematiche specifiche del progetto RADARDRONE), sia di estendere il partenariato iniziale a due ulteriori aziende (3D Aerospazio e Luche s.r.l.) che sono entrate a far parte del cluster.
Le tematiche ed i risultati del progetto sono inoltre stati illustrati nei seguenti eventi divulgativi (alcuni dei quali si terranno nelle prossime settimane):
• Evento di divulgazione all’interno del Workshop “Innovazione, strumentazione di misura applicate alle tecnologie radar e segnali pulsati”, tenutosi a Cagliari il 4 giugno 2019 a cura della “Rohde & Schwarz Italia S.p.A”.
• Partecipazione del team del progetto “RADARDRONE”, insieme ai vari gruppi di ricerca dell’INAF-OAC, all’evento “Notte Europea dei Ricercatori” che si terrà a Cagliari il 27 settembre 2019.
• Presentazione del progetto “RADARDRONE” all’evento “SINNOVA 2019” che si svolgerà a Cagliari il 3 ed il 4 Ottobre 2019.
• Partecipazione al “NI Aerospace and Defence Forum” che si terrà a Roma il 10 Ottobre 2019.
È inoltre prevista l’organizzazione di un workshop inter-cluster per diffondere i risultati della ricerca e delle sperimentazioni e massimizzarne l’impatto nel sistema industriale sardo.
Infine, è preventivata, prima della conclusione temporale del progetto, la partecipazione ad una fiera regionale per facilitare la diffusione all’esterno del cluster di imprese al fine di aumentare l’impatto sul sistema industriale sardo e facilitare il coinvolgimento delle industrie che potenzialmente potrebbero essere interessate a sviluppare partenariati per future
industrializzazioni dei risultati/prodotti sviluppati all’interno del progetto, oppure per allargare le applicazioni in altre aree di specializzazione.
Documenti allegati alla presente relazione:
• WP1-R01: Piano di gestione del progetto.
• WP2-R01: Report contenente l’elenco di aziende facenti parte del cluster.
• WP2-R02: Report contenente l’analisi di mercato
• WP3-R01: Report riguardante la progettazione dell’infrastruttura.
• WP3-R02: Definizione dell’hardware e del software da acquistare.
• WP3-R02: Report integrativo.
• WP3-R03: Definizione dei servizi offerti.
• WP4-R01: Disegni e progetto della piattaforma RADAR.
• WP5-R01: Descrizione del portale web del progetto.
• Registro incontri con le imprese.
• Presentazione Power Point del progetto
• Comunicato divulgativo relativo al primo semestre del progetto.
Il sottoscritto Tonino Pisanu in qualità di Responsabile scientifico del progetto Cluster Top Down
Timbro e Firma__________________________________
Data 24/09/2019
