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 monitoraggio dell'atmosfera e della dell'atmosfera e della superficie terrestre 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. Migliaccio Migliaccio

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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

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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

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Riflettometria e occultazione GNSSRiflettometria e occultazione GNSS

Ground receiver

Occulting GPS

TX

RX

atmosferic refractivity

surface °, height

TX

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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)

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““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)

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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

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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.).

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0.5 cm

0.7 cm

0.9 cm

1.1 cm

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1.5 cm

1.7 cm

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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

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Radio occultazione GPS-LEORadio occultazione GPS-LEO

LEO

Umidità relativa

Temperatura

Misura da ECMWF

Stima da GPS-LEO

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Tomografia atmosferaTomografia atmosfera

0 20 40 60 80 100 120 140 160-150

-100

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0

50

100

errore relativo della mediaerrore relativo della deviazione standard

0 20 40 60 80 100 120 140 160-100

-80

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-20

0

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errore relativo della mediaerrore relativo della deviazione standard

Nj

1 2 3 4 5 6

1

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3

4

5

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7

8 -6

-5

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-1

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1

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Rifrattività 3-D: errori %

Errori: rete on ground Errori: ground+limb

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rapporto tra sigmahh e sigma vv della sola componente diffusa

-12

-10

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0

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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

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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

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Biomassa vegetaleBiomassa vegetaleSensibilità ° speculare di foreste decidue alla biomassa (banda L)

° bistatico del mais in funzione angolo

azimutale per diverse altezze piante (banda L)

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Capacità sperimentaliCapacità sperimentali

Radiometri a microonde multicanale

Nefo-ipsometro

Sito sperimentale Spino d’Adda

Radar meteo

Datimeteo

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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