Gli altimetri radar sono strumenti basati sulla tecnologia a radiofrequenza che misurano l’altezza di un aeromobile rispetto al terreno o alla superficie dell’acqua, fornendo dati relativi all’altezza sopra il livello del suolo (AGL) per la navigazione, il controllo di volo e le operazioni di atterraggio. Questi sensori consentono il volo a bassa quota, il monitoraggio della distanza dal terreno, il mantenimento automatico dell’altitudine e le operazioni di seguimento del terreno.
Questa categoria comprende i produttori di altimetri radar che forniscono soluzioni per aerei da combattimento, elicotteri tattici, velivoli da trasporto e UAV.
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Sistemi avanzati di radiofrequenza, navigazione ed elettronica per applicazioni nel settore della difesa
Dispositivi GPS-GNSS anti-interferenza, collegamenti dati tattici, sistemi di telemetria, apparecchiature per la guerra elettronica e sistemi di interruzione di volo
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Gli altimetri radar sono strumenti a radiofrequenza (RF) che misurano la distanza verticale tra un aeromobile e il terreno, l’acqua o altre superfici riflettenti situate direttamente al di sotto di esso. A differenza degli altimetri barometrici, che determinano l’altitudine in relazione a un riferimento di pressione atmosferica, gli altimetri radar forniscono l’altezza sopra il livello del suolo (AGL) trasmettendo segnali radio verso la superficie e analizzando i riflessi ricevuti, supportando così la navigazione a bassa quota, il monitoraggio della distanza dal terreno, il controllo di volo e le operazioni di atterraggio.
Altimetro radar di TUALCOM
Gli altimetri radar militari sono impiegati su aerei da combattimento, elicotteri tattici, velivoli da trasporto e veicoli aerei senza pilota (UAV), con sistemi disponibili per diversi intervalli di altitudine, requisiti di precisione e vincoli di integrazione sui velivoli. Le configurazioni più comuni includono altimetri radar a onda continua modulata in frequenza (FMCW), a impulsi, digitali, compatti e integrati, con l’architettura di misurazione della distanza sottostante selezionata in base ai requisiti della piattaforma e della missione.
Gli altimetri radar utilizzano diverse tecniche di trasmissione ed elaborazione del segnale per determinare l’altezza del velivolo rispetto alla superficie sottostante. Un sistema tipico combina un trasmettitore, antenne di trasmissione e ricezione, un ricevitore e circuiti elettronici di elaborazione del segnale che analizzano il segnale riflesso per calcolare la distanza e fornire i dati di altitudine ai display della cabina di pilotaggio, ai controllori di volo e ad altri sistemi avionici.
| Tipo di altimetro radar | Principio di misurazione | Caratteristiche principali | Applicazioni militari |
| Altimetri radar FMCW | Misura la differenza di frequenza tra i segnali a modulazione di frequenza trasmessi e quelli riflessi | Misurazione continua, risoluzione di distanza elevata e aggiornamenti frequenti | Aerei militari, elicotteri e UAV |
| Altimetri radar a impulsi | Misurano il tempo di percorrenza di andata e ritorno degli impulsi radar trasmessi | Misura del tempo di volo e caratteristiche degli impulsi configurabili | Velivoli specializzati e applicazioni a raggio esteso |
| Altimetri radar digitali | Utilizzano l’elaborazione digitale del segnale con tecniche di telemetria FMCW o a impulsi | Filtraggio digitale, diagnostica e uscite dati configurabili | Avionica militare moderna e piattaforme autonome |
| Altimetri radar compatti per UAV | Utilizzano tipicamente architetture radar FMCW miniaturizzate o altre architetture radar a corto raggio | Dimensioni, peso e requisiti di alimentazione ridotti | Piccoli UAV, multirotori e velivoli a decollo e atterraggio verticale (VTOL) |
| Moduli integrati di altimetri radar | Combinano la trasmissione, la ricezione e l’elaborazione del segnale radar in un unico gruppo integrato | Struttura compatta, installazione semplificata e riduzione dell’hardware esterno | Avionica integrata e velivoli autonomi |
| Altimetri radar per alta quota | Utilizzano architetture di telemetria radar progettate per distanze di misurazione estese | Copertura altimetrica estesa con requisiti specifici per l’applicazione in termini di antenna ed elaborazione | Piattaforme specializzate per impiego aereo e ad alta quota |
Gli altimetri radar determinano l’altezza dell’aeromobile analizzando il ritardo o le caratteristiche di frequenza dei segnali radio riflessi dalla superficie sottostante. I sistemi elettronici di elaborazione convertono tali misurazioni in valori di altitudine destinati ai display della cabina di pilotaggio, all’avionica e ai controllori di volo. La precisione della misurazione dipende da fattori quali l’assetto dell’aeromobile, le caratteristiche dell’antenna, la geometria del terreno, la riflettività della superficie e le condizioni del segnale.
Le misurazioni altimetriche radar forniscono informazioni continue sull’altezza dell’aeromobile rispetto alla superficie sottostante, integrando i riferimenti barometrici e di altro tipo durante il volo a bassa quota. Tali misurazioni aiutano i piloti e i sistemi di controllo di volo a mantenere la consapevolezza della separazione verticale dal terreno o dall’acqua, in particolare laddove l’elevazione del terreno vari in modo significativo o i riferimenti altimetrici convenzionali non indichino direttamente la distanza dalla superficie.
Gli altimetri radar forniscono misurazioni della distanza verticale ai sistemi di monitoraggio della distanza dal terreno, di avviso di prossimità al suolo e di allerta di quota. Se integrati con sistemi avionici compatibili, i dati di altitudine radar possono attivare avvisi quando un aeromobile si avvicina a soglie di quota predefinite o a condizioni potenzialmente pericolose. Tuttavia, gli altimetri radar con antenna rivolta verso il basso non sono in grado di rilevare autonomamente il terreno in salita o gli ostacoli davanti all’aeromobile, rendendo necessari sensori aggiuntivi o informazioni sul terreno per le funzioni di avviso predittivo.
Gli altimetri radar forniscono dati di quota agli autopiloti e ai sistemi di controllo di volo compatibili, consentendo agli aeromobili e agli UAV di mantenere un’altitudine specificata rispetto alla superficie sottostante. I controllori di volo utilizzano queste misurazioni per regolare i comandi di controllo verticale e compensare le variazioni di quota del terreno. Le prestazioni dipendono dalla frequenza di aggiornamento dei sensori, dalla stabilità delle misurazioni, dalle caratteristiche del terreno e dalle capacità di risposta del sistema di controllo del velivolo.
Durante l’avvicinamento e l’atterraggio, gli altimetri radar forniscono misurazioni dirette dell’altezza in prossimità del suolo, dove le informazioni precise relative alla superficie assumono un’importanza sempre maggiore. Gli aeromobili opportunamente equipaggiati possono utilizzare queste misurazioni per supportare le funzioni di atterraggio automatizzato, gli avvisi di quota, il controllo della richiamata, le funzioni relative all’altezza decisionale e altre operazioni della fase di atterraggio. I dati di quota forniti dall’altimetro radar integrano altri input di navigazione e guida utilizzati per gestire le fasi finali della discesa.
Le misurazioni dell’altitudine radar possono essere combinate con dati di navigazione inerziali, barometrici e satellitari per supportare la stima dello stato verticale e il controllo di volo. I sistemi di navigazione integrati utilizzano queste misurazioni complementari per migliorare la coerenza delle informazioni sull’altitudine, compensare i limiti dei singoli sensori e fornire input alle funzioni di controllo automatizzate. Le architetture di fusione dei sensori possono inoltre utilizzare i dati di altitudine radar per supportare il posizionamento e la navigazione relativi al terreno quando le informazioni di posizionamento esterne sono limitate.
Altimetro radar FMCW BORADAR-100 per UAV di SAGLAMTEK
I sistemi di navigazione aeronautica utilizzano diverse tecnologie per determinare l’altitudine, l’altezza o la distanza dalle superfici circostanti, ciascuna delle quali fornisce un riferimento diverso. Gli altimetri radar si distinguono per il fatto di misurare direttamente la distanza dalla superficie riflettente sottostante il velivolo, anziché determinare l’altitudine rispetto a un riferimento atmosferico, satellitare o geografico fisso.
Le architetture di navigazione integrate possono combinare altimetri radar con sensori barometrici, sistemi di navigazione inerziale (INS) e ricevitori GNSS, in modo che ciascuna fonte fornisca informazioni verticali complementari e contribuisca a migliorare la resilienza complessiva della navigazione.
Gli altimetri radar militari possono essere soggetti a requisiti ambientali, elettrici, elettromagnetici e di garanzia del sistema a seconda del velivolo, dell’installazione, del programma di approvvigionamento e dei criteri di aeronavigabilità o di certificazione applicabili.
La compatibilità elettromagnetica riveste particolare importanza poiché gli altimetri radar convenzionali degli aeromobili operano comunemente nella banda 4,2–4,4 GHz. L’implementazione delle reti wireless 5G in bande adiacenti ha sollevato preoccupazioni riguardo a potenziali interferenze con i ricevitori degli altimetri radar, in particolare laddove segnali intensi compromettono le prestazioni del ricevitore. La compatibilità degli altimetri radar con il 5G dipende da fattori quali il filtraggio del ricevitore, la suscettibilità alle interferenze, le caratteristiche dell’antenna, le condizioni di installazione e l’ambiente RF circostante.
Gli sviluppi nell’elettronica radar, nell’elaborazione integrata e nella navigazione autonoma stanno influenzando la progettazione degli altimetri radar militari, con una crescente enfasi sulla miniaturizzazione, sull’elaborazione flessibile, sulla tolleranza alle interferenze e sull’integrazione con altri sensori di navigazione.
Nel loro insieme, questi sviluppi favoriscono l’integrazione degli altimetri radar in velivoli militari e sistemi autonomi sempre più compatti, rispondendo al contempo a requisiti esigenti in termini di prestazioni di misurazione, affidabilità, integrazione nella navigazione e compatibilità elettromagnetica.
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