RICERCA ITALIANA     

Architetture e componenti per la navigazione aerospaziale

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Abstract

La ricerca proposta verte sulla definizione, l'analisi delle prestazioni, la realizzazione e la sperimentazione di sistemi di navigazione integrati costituiti da sensori di differente natura, e principalmente da ricevitori satellitari (attualmente per il sistema GPS), centrali inerziali e sistemi ottici (navigazione per riconoscimento di immagini). La selezione dei differenti sensori per questi sistemi integrati sarà svolta utilizzando un innovativo algoritmo per l'ottimizzazione multiobiettivo: i sistemi di navigazione, grazie alla possibilità di definire in maniera quantitativa le funzioni obiettivo, costituite da accuratezza, disponibilità spaziale e temporale e integrità della soluzione, si pongono infatti quale campo di applicazione ideale per questa tecnica. L'esperienza del gruppo di ricerca consente inoltre una scelta opportuna e ponderata delle condizioni di vincolo, rappresentate dai limiti legati all'utilizzo a bordo di una cellula aerospaziale. Le architetture dei sistemi definite tramite questa procedura costituiranno un insieme dal quale scegliere il sottosistema adatto per l'impiego a bordo delle differenti categorie di veicoli aerospaziali e per le differenti tipologie di missione. Un campione dei sistemi così individuati, e in particolare quello legato ad applicazioni più confacenti ai limiti di un progetto di ricerca, verrà poi portato al livello di realizzazione prototipale e imbarcato su piattaforme appositamente acquisite e/o realizzate >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giovanni Battista PALMERINI Universita' degli Studi di ROMA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La navigazione - determinazione dello stato cinematico - dei veicoli aerospaziali viene condotta sempre più attraverso l'integrazione di sistemi di differente natura (radioaiuti basati al suolo, radionavigazione satellitare, navigazione per immagini, navigazione inerziale..) in combinazioni differenti a seconda della piattaforma e del tipo di missione. Questo programma di ricerca si propone di individuare, realizzare e provare sperimentalmente configurazioni ottime per prestazioni (accuratezza, disponibilità temporale e spaziale, integrità della soluzione di navigazione fornita) e impatto progettuale (minori requisiti imposti dal sottosistema in termini di massa, volume, potenza, vincoli alla configurazione quali posizionamento di antenne e di obiettivi ottici). L'identificazione delle configurazioni verrà svolta tramite un algoritmo innovativo, ed estesa, variando opportunamente i requisiti, a una vasta classe di piattaforme aerospaziali (velivoli non pilotati, palloni aerostatici, aeroplani per l'aviazione generale, commerciali e acrobatici/militari, sistemi di lancio, satelliti, rover per l'esplorazione planetaria) e ad un insieme esaustivo delle loro principali tipologie di missione. Tramite questa operazione verranno definiti nei vari casi le combinazioni di sensori, e le relative caratteristiche, più adatte. Un sottoinsieme di queste soluzioni, indirizzato a piattaforme di più agevole utilizzo sperimentale, verrà condotto attraverso le fasi del progetto, della >>>

Risultati parziali attesi

I risultati attesi per la prima (e unica) fase del progetto coincidono con quelli dell'intero programma, e consistono in:
1) analisi, codifica e raffinamento di un algoritmo per l'ottimizzazione multiobiettivo applicato al progetto del sistema di navigazione;
2) applicazione dell'algoritmo per l'individuazione di una classe ottima di sistemi di navigazione multisensore per differenti tipologie di mveicoli e missioni;
3) progetto e realizzazione a livello prototipale di un campione dei sistemi di navigazione identificati come ottimi; il fine è di fornire prototipi perfettamente funzionanti, tanto dal punto di vista hardware quanto da quello software, capaci di sfruttare al meglio le prestazioni dei differenti sensori imbarcati;
4) prova in volo dei sistemi realizzati su veicoli aerospaziali (in scala reale o ridotta) appositamente acquisiti e/o costruiti;
5) analisi critica e documentazione dei risultati ottenuti;
6) ricerca parallela su sensori innovativi quali i ricevitori satellitari software, con la determinazione di pregi e difetti di una loro possibile applicazione nei sistemi integrati.

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La navigazione aerospaziale è oggi svolta attraverso un insieme di sistemi basati su differenti principi fisici e tecnologie realizzative che, nel loro complesso, permettono la determinazione dello stato cinematico del veicolo - obiettivo della navigazione - nelle diverse tipologie di missione (aeronautica civile e militare, immissione in orbita, esplorazione planetaria, etc.). Il fattore comune alle diverse realizzazioni è quello caratteristico di ogni utilizzo a bordo di una cellula aerospaziale, ovvero la ricerca del massimo delle prestazioni con un rigido vincolo sull'ingombro, la massa e il fabbisogno di potenza.
L'evoluzione più importante nello scorso decennio è rappresentata dalla diffusione della navigazione satellitare, divenuta - con l'entrata in servizio del Global Postioning System (GPS-NAVSTAR) nel 1995, un servizio di interesse generale, assolutamente non limitato all'impiego aerospaziale e considerato alla stregua di una infrastruttura di base. Ciò che differenzia il GPS dai sistemi precedenti (TRANSIT - COSPAS/SARSAT) è, tecnicamente, la dimostrata capacità di fornire posizione (4D) e velocità in tempo reale, con elevata precisione (aumentata dal 2000 con l'eliminazione della Selective Availability) e continuità temporale e spaziale. [Kaplan, Parkinson e Spilker]. Le ricerche attuali si concentrano sul migliore utilizzo del segnale (sia del codice modulato che della fase della portante) e sulla riduzione degli errori del processo di ranging. Sono poi >>>