Il progetto "Passive Radar systems for Autonomous Driving application" (PaRAD) si propone di studiare, progettare e validare l'utilizzo di sistemi radar passivi basati sui segnali satellitari per applicazioni di sorveglianza mirate all'assistenza alla guida di veicoli, sia di tipo terrestre (automobili, treni) che marittimo (piccole imbarcazioni, natanti). Per le loro caratteristiche di costo contenuto, limitato impatto ambientale e assenza di emissioni elettromagnetiche, tali sistemi si prestano ad essere integrati con altri sensori a bordo del veicolo, al fine di aumentare l'operabilità e l'affidabilità del sistema complessivo.
Il presente progetto prevede, quali macro-attività principali:
- Studio di fattibilità, volto all'identificazione dei principali requisiti di sistema dati gli scenari applicativi considerati.
- Progettazione e sviluppo del sistema e della catena ricevente sperimentale, possibilmente basato su componenti hardware a basso costo, i.e. ricevitori di tipo SDR (sofware defined radio) e componenti COTS (commercial off the shelf). A tale proposito, con lo scopo di raggiungere le prestazioni desiderate, ma congiuntamente garantire un basso costo di realizzazione, saranno studiate ed analizzate differenti configurazioni di antenne composte da pochi elementi non uniformemente spaziati.
- Derivazione e ottimizzazione di tecniche di elaborazioni avanzate dei segnali acquisiti, con particolare attenzione alla derivazione di strategie (i) per lo sfruttamento di lunghi tempi di integrazione coerente per ovviare al problema della bassa potenza ricevuta, corredate dall'eventuale compensazione degli effetti di migrazione dell'eco di target; (ii) di tipo STAP (space-time adaptive processing) per la cancellazione del disturbo da piattaforma in movimento in geometria bistatica.
- Svolgimento di test preliminari per la validazione dei risultati teorici e la dimostrazione delle prestazioni ottenibili in scenari di interesse pratico, quali collision avoidance.
Con riferimento agli obiettivi di progetto descritti nella sezione precedente, la valenza innovativa della ricerca proposta può essere dimostrata:
- dallo sviluppo di metodologie abilitanti per sensori che potrebbero trovare impiego su diverse tipologie di veicoli in movimento (automobili, natanti, mezzi di trasporto di superficie, ecc.), ma potenzialmente anche su velivoli. In tale ambito si riscontra un notevole interesse, anche a livello industriale, trattandosi di un mercato in espansione per il quale è tutt¿ora in corso un processo di standardizzazione sia a livello di sensori che di tecniche di elaborazione;
- dalla possibilità, derivante dalla necessità di gestire le numerose interferenze tra diversi veicoli, di impiegare ricevitori puramente passivi;
- dalla possibilità di sfruttare trasmissioni di opportunità diversi tra loro, sia ground-based che di tipo satellitare: queste ultime, pur presentando bassi livelli di potenza ricevuta a terra, risultano di potenziale interesse nelle applicazioni in esame per le ragioni precedentemente menzionate. Infine, sempre con riferimento alle trasmissioni satellitari, queste operano a frequenze vicine a quelle in uso da parte dei sensori già utilizzati in ambito automotive, agevolando un¿integrazione tra sensori diversi.
- dalla realizzazione di un sensore sperimentale, che consentirebbe di dotarsi di un testbed per la validazione e la dimostrazione delle tecniche di elaborazione implementate.
Questo ultimo aspetto apre anche la strada, in prospettiva futura, a possibili attività di trasferimento tecnologico verso imprese del settore, come meglio precisato in seguito.
Da un punto di vista applicativo, lo sviluppo di tale sensore permetterebbe di valorizzare ed incrementare i risultati della ricerca ed il know-how che il Gruppo di Ricerca ha sviluppato negli ultimi anni. Infatti esso consentirebbe la dimostrazione delle potenzialità di un sensore radar passivo (multi-banda) per scopi di assistenza alla guida, il che rappresenta un aspetto di significativa innovazione rispetto allo stato dell¿arte sia dal punto di vista scientifico che tecnologico. Il valore innovativo del sensore passivo e delle relative tecniche di elaborazione dei dati, oggetto della proposta, apre la via per una valorizzazione dei risultati della ricerca scientifica anche in termini di:
- pubblicazione di articoli su riviste scientifiche del settore;
- presentazione di contributi a congressi e conferenze nazionali ed internazionali;
- organizzazione di eventi ed incontri dedicati al tema del progetto (workshop, seminari, ecc.);
- pubblicizzazione mediante pagine WEB dedicate.
Si noti che la presente proposta viene avanzata da un Gruppo di Ricerca che vanta una densa rete di rapporti e un collegamento stabile con realtà accademiche ed industriali, sia in Italia che all'estero, con le quali è in atto un costante interscambio ed un confronto scientifico-tecnologico. A tal proposito occorre evidenziare che le tecnologie e i sistemi previsti nel progetto, pur con le differenze nelle scelte tecnologiche e nelle finalità applicative, sono oggetto di interesse, di analisi e studio da parte di diversi gruppi nazionali ed internazionali, rendendo possibili scambi di conoscenze, nonché eventuali future collaborazioni in ambito accademico e non solo.
I prodotti ed i servizi derivanti dal presente progetto risultano indirizzabili ad un mercato qualificato con una domanda identificata. In particolare, la presente proposta progettuale si inserisce sul mercato ampio e consolidato dell'automotive con specifico riferimento ad applicazioni di collision avoidance, assisted parking, ecc. Essa risponde alla crescente domanda di sistemi a basso costo ed a basso impatto ambientale per il monitoraggio della zona circostante un veicolo in movimento. Infatti, il sistema concepito è potenzialmente in grado di aumentare la capacità di sorveglianza di un sistema automotive convenzionale, consentendo di:
- effettuare una rivelazione più accurata degli ostacoli presenti nei dintorni del veicolo grazie alla copertura offerta dai segnali di opportunità considerati, alle larghezze di banda impiegate dagli stessi e alla disponibilità di canali riceventi multipli;
- garantire una localizzazione non ambigua degli ostacoli, pur con l'impiego di un numero limitato di canali riceventi, grazie alla progettazione di un¿opportuna configurazione di array di antenne non uniformemente spaziate e all'impiego di opportune tecniche di elaborazione;
- garantire, grazie alla caratteristica di sensore puramente passivo, la capacità di monitoraggio della zona circostante il veicolo anche in caso di guasti dei sensori normalmente preposti alle suddette applicazioni (funzionalità di back-up).
Il sistema radar passivo proposto, come già accennato in precedenza, può trovare impiego quale sistema di sorveglianza parallelo ed interconnesso con quello esistente massimizzandone le prestazioni ed aumentandone l'affidabilità.