La strumentazione modulare era al centro dell’attenzione durante la giornata dedicata al settore aerospazio e difesa organizzata lo scorso 11 giugno a Roma da National Instruments.

I cavalli di battaglia della multinazionale americana, progettazione grafica di sistemi e strumenti definiti dal software, sono ormai parte integrante di molte iniziative tecnologicamente avanzate destinata al mondo militare e aerospaziale.

Reti e guerra elettronica

L’intervento di Andrea Brancaleoni, Sales Manager di Elettronica, ha sottolineato quanto lo sviluppo delle reti stia condizionando l’evoluzione dei sistemi di guerra elettronica e delle relative contromisure.

Come ha spiegato Brancaleoni: “In relativamente pochi anni siamo passati dal classico 'radiolone' trasportato dai soldati alle radio definite dal software, che sono sostanzialmente dei potenti computer dotati di una sezione ricetrasmittente. Se da un lato ciò agevola il compito del soldato, dall’altro complica quello di si occupa di coordinamento e contromisure. Il progressivo affollamento dello spettro radioelettrico è un fenomeno che coinvolge i radar, i sistemi di comunicazioni civili, ma anche il campo di battaglia.”

Paradossalmente, oggi il problema non è tanto quello di acquisire informazioni, visto che disponiamo di sensori sempre più sensibili e sofisticati, bensì quello di interpretarle. È in questo scenario che si è sviluppata la cosiddetta “Information Fusion”, una vera e propria disciplina che negli ultimi anni sta assumendo una importanza sempre maggiore in moltissimi campi civili (medicina, remote sensing), militari e di sicurezza del territorio, grazie alla diffusione di sensori in diversi domini (acustico, elettromagnetico, elettroottico, visivo, etc.), alla disponibilità di informazioni di intelligence da sorgenti aperte e non, all’arricchimento di data base a disposizione del decisore.

Aggiunge Brancaleoni: “Elettronica ha deciso di affrontare questi nuovi scenari sviluppando sistemi di comando e controllo basati sulle reti, come la piattaforma LOKI , la cui funzione fondamentale è quelle di confrontare, correlare e fondere dati, tracce e informazioni sui diversi livelli per aumentare il livello di sintesi e favorire il processo di decisione che, non dimentichiamolo, alla fine spetta sempre a un essere umano che ha in quel momento il comando.
Le minacce oggi sono molteplici e diverse rispetto al passato. Anziché concentrare la capacità di analisi in un solo supercentro di elaborazione, che diventerebbe oltretutto un bersaglio molto pregiato, si preferisce disperdere la capacità di analisi distribuendola in modo che la somma delle capacità di analisi dei singoli nodi sia ancora più efficiente. Ad esempio, il fatto di poter utilizzare una rete consente alla postazione di comando e controllo evoluta di collezionare dati provenienti dai sensori dispersi per ricavare la geolocalizzazione accurata di target mobili o volanti con tecniche nuove. Senza la disponibilità di una rete di comunicazione efficace e senza un meccanismo di sincronizzazione affidabile sarebbe impossibile.”

Dagli scenari di guerra simmetrica tipici della guerra fredda di è passato a quelli di guerra asimmetrica, tipici del terrorismo, a cui oggi corrispondono scenari ibridi, nella quale le forze in campo devono confrontarsi sia con eserciti tecnologicamente avanzati (scenario simmetrico), sia con combattenti improvvisati o inusuali (scenario asimmetrico). A tutto ciò si aggiungono due evoluzioni epocali, da un lato quelle legate alla ciberguerra condotta sulle reti informatiche, dall'altra la crescente disponibilità di mezzi telecomandati o a guida autonoma, come i droni.

Brancaleoni ha concluso: “Pertanto, per affrontare scenari di complessità crescente, servono ancora di più piattaforme hardware e software che ci aiutino a simulare, validare, collaudare, e dimostrare con prototipi realistici le nostre soluzioni ai potenziali clienti. Ed è proprio la struttura modulare come quella proposta da National Instruments e la visione sistemistica dei suoi strumenti di sviluppo che ci permette di sfruttare in modo competitivo tutto il nostro know-how sfruttando efficacemente le economie di scala e l’aumento delle prestazioni offerte dall'hardware di tipo commerciale.”

Frequenze HF e sistemi di monitoraggio distribuito

Un altro interessante tema emerso dalle conversazioni nel corso di Aerospace & Defense Forum 2015 è la seconda giovinezza delle tecnologie di comunicazioni tramite onde radio nella banda HF in ambito militare, che hanno il vantaggio di funzionare a lunghissima distanza senza richiedere l’uso di satelliti, anche se sono decisamente complicate da gestire e utilizzare.

Lo conferma Marco Bartaloni di Selex ES: “paradossalmente la difficoltà delle comunicazioni HF via ionosfera costituisce anche uno dei suoi vantaggi in ambito militare, visto che pochi hanno le competenze necessarie per lavorare su queste bande e pertanto sono più difficili da attaccare. Grazie all’adozione delle moderne tecnologie digitali, i sistemi di comunicazione HF realizzati da Selex oggi consentono non solo una gestione pressoché automatica delle conversazioni sicure crittografate tra il personale in missione remote e il centro di comando e controllo, ma anche la trasmissione dati con velocità compatibili con lo scambio di messaggi in forma digitale.”

L’utilizzo di tecniche e sistemi di trasmissione ben consolidati, tipico del mondo aeronautico, ha di fronte a sé nuove sfide che richiedono l’adozione di sistemi tecnologicamente avanzati e innovativi.

Un caso tipico è il monitoraggio del corretto funzionamento dei sistemi di comunicazione aeronautici tra piloti e controllori. Da un lato lo spettro radioelettrico è sempre più affollato, quindi aumentano i rischi di interferenza distruttiva, sia di tipo involontario, sia a seguito di minacce esterne. Da un lato, la tendenza alla riduzione del personale operativo dedicato alla manutenzione e dislocato in postazioni isolate, luoghi tipici dove vengono installate le torri di radiocomunicazione, impone l’adozione di soluzioni di telecontrollo e telemonitoraggio automatizzate.

Recentemenet Selex ES ha installato in Italia un sistema di monitoraggio dello spettro RF nell’ambito del controllo del traffico aereo e difesa decisamente innovativo, chiamato ONM100-SMRF, che sfrutta appieno i vantaggi offerti dalla strumentazione modulare offerta da National Instruments.

Come spiega Bartaloni, “gli obiettivi di un sistema di monitoraggio avanzato sono molteplici. Innanzitutto è fondamentale rilevare se le ricetrasmittenti che garantiscono le comunicazioni terra-bordo-terra funzionano correttamente. In secondo luogo, si desiderano individuazione tempestivamente e registrare automaticamente ogni possibile portante interferente e potenzialmente pericolosa per l’operatività dei naviganti. Inoltre le segnalazioni d’allarme per guasto o necessità di manutenzione devono potere essere centralizzate raccogliendo i dati da tutti gli apparati presenti sul territorio.”

Il sistema di acquisizione ed elaborazione dei segnali a radiofrequenza è stato realizzato su piattaforma PXI utilizzando un analizzatore di segnali vettoriali NI-5665 coordinato dall'unità centrale NI-8135. Per la stesura del codice di programmazione, sia quello dedicato all’analisi dei segnali in tempo reale, sia quello dedicato all’interfaccia utente grafica, Selex ES ha utilizzato LabVIEW e alcune librerie specializzate realizzate da National Instruments e dai suoi partner per accelerare lo sviluppo di sistemi di analisi dei segnali.

Commenta Bartaloni: “L’hardware di tipo commerciale offerto da National Instruments ha raggiunto prestazioni di livello molto elevato, pur garantendo la massima flessibilità di utilizzo. In questo caso la dinamica del ricevitore RF raggiunge i -165 dB a i 1 GHz, mentre la larghezza di banda analizzabile in tempo reale è di ben 50 MHz, che ci permette di rilevare anche segnali di brevissima durata temporale che possono essere registrati e archiviati per effettuare una successiva analisi e correlazione con i fenomeni al contorno, come le condizioni atmosferiche, scariche elettriche e così via.”

Uno dei vantaggi fondamentali offerti dalla strumentazione modulare è certamente la facilità di espansione per introdurre nuove funzionalità o ampliare il sistema.

Conferma Bartaloni: “Il sistema è già stato predisposto per essere facilmente ampliato e supportare la funzionalità di Direction Finder. Infatti, dall’esperienza maturata con l’utilizzo, è emersa la necessità, una volta individuata una portante RF indesiderata, di localizzarne rapidamente la direzione spaziale di provenienza, affinché si possa discriminare l’origine del disturbo tra le fonti RF esterne presenti (es. emittenti TV, tralicci Enel, ponti radio, radioamatori) e scegliere gli interventi correttivi, oltre che a segnalare con maggior precisione il fenomeno agli enti preposti per l’indagine e la rimozione della causa.
A questo scopo è stata prevista una soluzione basata sull'architettura attuale del sistema SMRF utilizzando tre antenne co-locate e due moduli down-converter aggiuntivi (3xMIMO). Inoltre, aggiungendo degli opportuni sensori di campo elettrico, lo stesso sistema potrà servire per la misura della compatibilità ambientale in modo oggettivo, facilitando la scelta di interventi laddove si rivelino delle criticità, oppure testimoniando scientificamente alla popolazione residente l’assenza di rischi rilevanti."