Progetto e sviluppo dell’impianto di trasmissione via radio dei dati telerilevati di un velivolo non abitato (UAV) per missioni di monitoraggio ambientale

Il presente lavoro, “Progetto e sviluppo dell’impianto di trasmissione via radio dei dati telerilevati di un velivolo non abitato (UAV) per missioni di monitoraggio ambientale”, sviluppato presso il DIAS, allora Dipartimento di Scienza e Ingegneria dello Spazio “Luigi G. Napolitano” (DISIS), dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, si inserisce in uno scenario più ampio che coinvolge il DISIS stesso e il Centro Regionale di Competenza di Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale (CRdC AMRA), sezione telerilevamento, a cui il DISIS partecipa. Precisamente, il progetto co-finanziato dalla Regione Campania è stato sviluppato sinergicamente con il progetto del CRdC AMRA per lo sviluppo di uno Spettrometro Aviotrasportato e con progetti del DISIS, alcuni finanziati dal Ministero per l’Istruzione, l’Università e la Ricerca (MIUR) e altri in collaborazione con il Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA). Il progetto CRdC AMRA, sotto la responsabilità scientifica del DISIS, ha portato allo sviluppo di un prototipo di un sistema integrato di sensori elettro-ottici, lo Spettrometro Aviotrasportato, le cui caratteristiche e funzionalità principali sono descritte nel seguito. Vale la pena sottolineare subito che i sensori elettro-ottici adottati utilizzano tecnologie avanzate e, in particolare quelli iperspettrali, consentono l’acquisizione di dati secondo le modalità indicate nei più recenti studi per la più efficace analisi dello stato della copertura del suolo. Questo strumento è stato progettato e sviluppato per specifiche applicazioni di monitoraggio ambientale relative al rischio incendi boschivi ed è stato concepito per essere impiegato in missioni di piattaforme aeronautiche compatte, in particolare UAV, prevedendo e soddisfacendo i particolari vincoli che questo comporta. Per tale sistema di telerilevamento, è stata prevista l’installazione a bordo della piattaforma mini-UAV sviluppata presso il Laboratorio di Guida Navigazione e Controllo del DISIS nell’ambito dei progetti MIUR e collaborazioni con il CIRA, nell’ambito delle quali il DISIS ha lavorato allo sviluppo un sistema di volo autonomo di una piattaforma aeronautica non abitata. Le attività svolte per il progetto co-finanziato dalla Regione Campania hanno riguardato lo sviluppo di uno specifico sottosistema di bordo per una piattaforma UAV, dedicato alla trasmissione alla stazione di terra dei dati acquisiti ed alla gestione delle operazioni del payload di telerilevamento presente a bordo, in modalità remota (con controllo delocalizzato presso una stazione di terra) e autonoma (governato dalla logica implementata in una unità di elaborazione installata a bordo). L’attività è stata sviluppata, come anticipato, con riferimento al sistema di telerilevamento del CRdC AMRA, sia per quanto riguarda le componenti hardware che funzionalità e obiettivi di missione. Sono stati progettati e realizzati sia i sistemi di bordo che quelli della stazione di terra, intesa come unità trasportabile. L’obiettivo primario di questo progetto è stato progettare e realizzare il sistema di comunicazioni dedicato al payload di telerilevamento del sistema sopra descritto. Nel farlo, si è scelto di impiegare per il sistema solo, se possibile, componenti standard disponibili sul mercato, i cosiddetti prodotti COTS. L’acronimo COTS (Commercial Off The Shelf, che può essere tradotto con [prodotto] commerciale immediatamente disponibile) indica una nuova filosofia di progettazione e realizzazione di sistemi che si è diffusa negli ultimi anni. Essa nasce in risposta alla continua evoluzione delle tecnologie, soprattutto nel settore dell’avionica, per quanto riguarda il campo aerospaziale, che provoca una veloce obsolescenza dei sistemi. Di conseguenza la vecchia strategia di far sviluppare un dispositivo ad hoc per una determinata applicazione, già di per sé notevolmente costosa a causa della produzione dedicata e dei tempi lunghi di costruzione e testing, risulta il più delle volte poco conveniente. Con l’approccio COTS, invece, l’utente finale, pur dovendo adattarsi ai limiti di un prodotto già esistente, può avvantaggiarsi dei costi ridotti dovuti alla produzione in serie, del testing effettuato dall’azienda e dei tempi di consegna ridotti. Inoltre le aziende produttrici, in risposta a queste nuove tendenze del mercato, progettano i dispositivi in modo che siano rapidamente modificabili, entro certi limiti, sulla base delle richieste del cliente. Bisogna anche dire che il successo di questa nuova via è in buona parte dovuto al livello di affidabilità acquisito dall’elettronica di produzione in serie. La scelta dell’approccio COTS costituisce essa stessa un ulteriore obiettivo del progetto, quello di validare questa tecnologia per l’applicazione considerata. È il caso di indicare che questa scelta e questo obiettivo sono stati assunti anche nello sviluppo del sistema di telerilevamento per il progetto CRdC AMRA.