Sistemi a Phased Array di Microfoni per Identificazione, Localizzazione e Inseguimento di Aeromobili

L'obiettivo principale della Tesi di Dottorato è stato quello di realizzare un sistema prototipale acustico innovativo, basato su sistemi passivi a phased array di microfoni per l’identificazione, la localizzazione e l’inseguimento di una sorgente di rumore in movimento, con particolare riferimento agli aeromobili. Le metodologie sviluppate sono state sperimentali, numeriche e teoriche. Nella prima parte del lavoro di tesi è stato affrontato il problema della localizzazione di sorgenti di rumore singole e multiple. Partendo da un’analisi dettagliata dello stato dell’arte sono state selezionate le tecniche di Time Delay of Arrival e Beam-forming. E’ seguita una fase applicativa, riguardante la progettazione teorico/numerica, la realizzazione e la messa a punto di un sistema prototipale per la localizzazione ed il tracking di una o più sorgenti di rumore in movimento. Il sistema è stato validato numericamente nel caso di più sorgenti simultanee e sperimentalmente per una singola sorgente nella camera anecoica disponibile al CIRA. In una seconda parte, è stato affrontato il problema della identificazione di una sorgente di rumore in base al riconoscimento della sua firma acustica. Partendo da un’analisi dettagliata dello stato dell’arte, è stata messa a punto una tecnica innovativa basata sulla decomposizione wavelet del segnale di rumore e su un classificatore a reti neurali. Si è proceduto con una fase applicativa, riguardante la progettazione, la realizzazione e la messa a punto di un sistema prototipale per la classificazione di una sorgente di rumore. Il sistema è stato validato sperimentalmente mediante una campagna di misura del rumore emesso da cinque differenti aeromobili nelle fasi di decollo e atterraggio presso l’aeroporto di Capodichino. I principali risultati ottenuti hanno riguardato la definizione e dimostrazione prototipale di un sistema acustico innovativo che, attraverso il superamento delle principali limitazioni tecnologiche dei sistemi esistenti, introduce significative innovazioni metodologiche e tecnologiche nel campo del controllo del traffico aereo, consentendo l’identificazione e il tracciamento degli aeromobili in volo e a terra mediante il rilevamento passivo e l’ analisi wavelet (tempo-frequenza) delle emissioni acustiche dei velivoli stessi. Lo sfruttamento dei risultati della ricerca consentirà l’industrializzazione di un sistema acustico di controllo del traffico aereo in zona di aerodromo del tutto innovativo, in grado di contribuire all’incremento di competitività a livello nazionale in termini di: miglioramento della sicurezza del sistema di trasporto aereo; riduzione drastica dell’impatto ambientale, grazie all’assenza di emissioni elettromagnetiche; riduzione dei costi di implementazione e gestione del servizio di controllo del traffico aereo. Il sistema prototipale sviluppato è stato citato nella sezione “Offers Industrial Technologies” nell’articolo “Limiting the problem of noise pollution at airports”, del CORDIS (www.cordis.europa.eu), il servizio di informazione telematico comunitario in materia di ricerca e sviluppo per la scienza, fonte d'informazione ufficiale per gli inviti a presentare proposte nell'ambito dei programmi Quadro. Uno degli scopi principali del CORDIS è di migliorare l'utilizzo dei risultati delle ricerche da parte delle imprese comunitarie ponendo l'accento sui settori essenziali per la competitività dell'Europa.