Applicazioni GNSS per il monitoraggio dell'atmosfera e della superficie terrestre Applicazioni GNSS...
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Applicazioni GNSS per il Applicazioni GNSS per il monitoraggio dell'atmosfera e monitoraggio dell'atmosfera e
della superficie terrestre della superficie terrestre N. Pierdicca , F.S. Marzano, P. Ferrazzoli, L. Guerriero, P. N. Pierdicca , F.S. Marzano, P. Ferrazzoli, L. Guerriero, P.
Ciotti, P. Basili , S. Bonafoni, G. Perona , R. Ciotti, P. Basili , S. Bonafoni, G. Perona , R. Notarpietro , M. Gabella, C. Capsoni, A. Bosisio, M. Notarpietro , M. Gabella, C. Capsoni, A. Bosisio, M.
MigliaccioMigliaccio
ContenutiContenuti• Progetto di realizzazione di un sistema “passivo” che
utilizza i segnali dei satelliti per la navigazione (GNSS) a scopi di telerilevamento della superficie terrestre e dell’atmosfera– Concetto ed obiettivi – Team (aperto)– Mercato R&D– Competitors i.e., scenario internazionale– Competenze/risorse del team
Riflettometria e occultazione GNSSRiflettometria e occultazione GNSS
Ground receiver
Occulting GPS
TX
RX
atmosferic refractivity
surface °, height
TX
Gruppo di progettoGruppo di progetto Dip. Ingegneria Elettronica – Univ. La Sapienza di Roma
(N. Pierdicca , F.S. Marzano) Dip. di Informatica, Sistemi e Produzione – Univ. di Tor
Vergata (P. Ferrazzoli, L. Guerriero) Dip. di Ingegneria Elettrica – Univ. dell'Aquila (P. Ciotti) Dip. di Ingegneria Elettronica – Univ. di Perugia (P. Basili ,
S. Bonafoni) Dip. di Elettronica - Politecnico di Torino (G. Perona , R.
Notarpietro , M. Gabella) Dip. di Elettronica e Informazione - Politecnico di
Milano / CNR-IEIIT (C. Capsoni, A. Bosisio) Dip. per le Tecnologie – Univ. Parthenope (M. Migliaccio)
““Competitors” i.e. scenario Competitors” i.e. scenario Univ. of Colorado: GNSS-R da aereo
Starlab, Barcelona: GNSS-R per altimetria costiera
Copertura giornaliera su mare GPS+LEO (Hajj & Zuffada, 2002)
Il mercato (R&D)Il mercato (R&D)
PARISPARISROSAROSA
SABRINASABRINA
SAF: Satellite Application SAF: Satellite Application FacilitiesFacilities
GMES: Global Monitoring for GMES: Global Monitoring for Environment and SecurityEnvironment and Security
Eumetsat Polar System Eumetsat Polar System SatellitesSatellites
PARIS: PAssive PARIS: PAssive Reflectometry and Reflectometry and Interferoemtry SystemInterferoemtry System
L’impatto socio-economicoL’impatto socio-economico– Informazione meteo e meteomarine a supporto
gestione delle emergenze (alluvioni, frane, etc.)– Informazione meteo a supporto servizi
telecomunicazione satellitare– Monitoraggio a scala locale (stato e livello del
mare, umidità del terreno, etc.)– Potenziale supporto ad altre misure (es. misure
InSAR) – Potenziale posizionamento nei programmi ESA
(programmi Galileo, Paris, etc.).
0.5 cm
0.7 cm
0.9 cm
1.1 cm
1.3 cm
1.5 cm
1.7 cm
1.9 cm
2.1 cm
2.3 cm
2.5 cm
2.7 cm
2.9 cm
3.1 cm
3.3 cm
3.5 cm
3.7 cm
3.9 cm
4.1 cm
4.3 cm
4.5 cm
April 27, 2001, 0838 UTC
Mappa di IPVW: integrazione dati GPS e radiometro a microonde SSM/IP. Basili, et al., IEEE TGRS, 2004
Mappe di vapore integratoMappe di vapore integrato
• Integrazione dati Integrazione dati GPS e radiometrici GPS e radiometrici per generazione per generazione mappe di vapore mappe di vapore integrato (su terra integrato (su terra e mare)e mare)
• Uso di tecniche Uso di tecniche geostatistichegeostatistiche
Radio occultazione GPS-LEORadio occultazione GPS-LEO
LEO
Umidità relativa
Temperatura
Misura da ECMWF
Stima da GPS-LEO
Tomografia atmosferaTomografia atmosfera
0 20 40 60 80 100 120 140 160-150
-100
-50
0
50
100
errore relativo della mediaerrore relativo della deviazione standard
0 20 40 60 80 100 120 140 160-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
errore relativo della mediaerrore relativo della deviazione standard
Nj
1 2 3 4 5 6
1
2
3
4
5
6
7
8 -6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
Rifrattività 3-D: errori %
Errori: rete on ground Errori: ground+limb
rapporto tra sigmahh e sigma vv della sola componente diffusa
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
-90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 70 90
teta scattering (degree)
sig
ma
HH
/VV
(d
B)
mv=5% s=0.4 cm
mv=30% s=0.4cm
mv=5% s=1.2 cm
mv=30% s=1.2cm
teta inc.=30°Htx=3 kmHrx=3 kml=6 cmf=1.5 GHz
Misure umidità terrenoMisure umidità terrenorapporto sigmahh/sigmavv de lla sola componente diffusa
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
-60 -40 -20 0 20 40 60 80
teta scattering (degree)
sig
ma
HH
/VV
(d
B)
mv=5% s=0.4 cm
mv=30% s=0.4 cm
mv=5% s=1.2 cm
mv=30% s=1.2 cm
teta inc.=60°Htx=3 kmHrx=3 kml=6 cmf=1.5 GHz
Rapporto °HH/ °VV suolo nudo per diverse
rugosità e umidità
Biomassa vegetaleBiomassa vegetaleSensibilità ° speculare di foreste decidue alla biomassa (banda L)
° bistatico del mais in funzione angolo
azimutale per diverse altezze piante (banda L)
Capacità sperimentaliCapacità sperimentali
Radiometri a microonde multicanale
Nefo-ipsometro
Sito sperimentale Spino d’Adda
Radar meteo
Datimeteo
ConclusioneConclusione
• Individuato un gruppo (aperto) con competenze omogenee ma complementari nel campo della propagazione e del telerilevamento atmosferico
• Individuata una idea progettuale in grado di aggregare tali competenze (ed altre sul fronte del sistema) e competere in un “mercato” di elevato interesse applicativo e potenzialità di collocazione in programmi internazionali