ITTO20100685A1 - Tracciamento tridimensionale multisensore basato su tracce bidimensionali acquisite da tracciatori di sensori di localizzazione di bersagli - Google Patents

Description

“TRACCIAMENTO TRIDIMENSIONALE MULTISENSORE BASATO SU TRACCE BIDIMENSIONALI ACQUISITE DA TRACCIATORI DI SENSORI DI LOCALIZZAZIONE DI BERSAGLIâ€

SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE

In generale, la presente invenzione à ̈ relativa ad un tracciamento tridimensionale multisensore basato su tracce bidimensionali acquisite da tracciatori di sensori di localizzazione di bersagli.

In particolare, la presente invenzione permette di generare una traccia tridimensionale di un bersaglio sulla base di tracce bidimensionali acquisite da tracciatori di sensori di localizzazione di bersagli.

STATO DELL’ARTE

Com’à ̈ noto, per sensore di localizzazione di bersagli s’intende un sistema/apparato in grado di rivelare e localizzare bersagli.

In particolare, i sensori di localizzazione di bersagli si dividono in:

• sensori non cooperativi, i quali sono configurati per rivelare e localizzare bersagli senza alcuna cooperazione attiva da parte dei bersagli; e

• sensori cooperativi, i quali, invece, necessitano di una cooperazione attiva da parte dei bersagli per poterli rivelare e localizzare.

In altre parole, i sensori non cooperativi, per funzionare, ovvero per rivelare e localizzare bersagli, non hanno bisogno di nessuna apparecchiatura speciale a bordo dei bersagli, mentre i sensori cooperativi, per funzionare, necessitano di una specifica apparecchiatura a bordo dei bersagli che sia in grado di cooperare con detti sensori cooperativi.

Esempi di sensori non cooperativi sono i cosiddetti Radar Primari di Sorveglianza (“Primary Surveillance Radars†- PSRs), mentre esempi di sensori cooperativi sono i cosiddetti Radar Secondari di Sorveglianza (“Secondary Surveillance Radars†- SSRs).

Inoltre, un sensore di localizzazione di bersagli à ̈ normalmente accoppiato ad un tracciatore configurato per determinare, per ogni bersaglio rivelato, una corrispondente traccia che rappresenta una rispettiva posizione ed una rispettiva velocità del bersaglio rivelato.

Ad esempio, com’à ̈ noto, un PSR, tramite un antenna fortemente direttiva, emette impulsi a radiofrequenza e riceve eventuali echi riflessi. Infatti, se un bersaglio viene “colpito†da uno degli impulsi emessi, tale impulso viene riflesso e, quindi, ritorna all’antenna del PSR. Inoltre, un PSR comprende un processore di segnali che, in uso, genera messaggi plot sulla base dei segnali a radiofrequenza ricevuti tramite l’antenna del PSR ed à ̈ normalmente accoppiato ad un tracciatore che, sempre in uso, riceve in ingresso i messaggi plot generati da detto processore di segnali e fornisce in uscita una traccia di un bersaglio combinando i messaggi plot in tempi successivi.

Le tracce generate dai tracciatori di sensori di localizzazione di bersagli possono essere bidimensionali o tridimensionali, ovvero possono comprendere posizioni e velocità bidimensionali o tridimensionali dei bersagli rivelati.

In particolare, com’à ̈ noto, una traccia bidimensionale di un bersaglio comprende una posizione bidimensionale P del bersaglio espressa in termini di range Ï e azimuth Î ̧ ed una velocità bidimensionale V del bersaglio comprendente una componente di range VÏ ed una componente di azimuth VÎ ̧. Quindi, in una traccia bidimensionale mancano la quota del bersaglio φ e la componente in elevazione Vφdella velocità del bersaglio.

Di seguito, per semplicità di descrizione, i sensori di localizzazione di bersagli i cui tracciatori determinano tracce bidimensionali verranno chiamati sensori di localizzazione di bersagli 2D.

Attualmente i sensori di localizzazione di bersagli 2D, in particolare non cooperativi, sono largamente impiegati in sistemi di sorveglianza marittima, aerea e terrestre, ad esempio per la sorveglianza costiera o in ambito aeroportuale.

Per questo motivo la Richiedente ha condotto uno studio molto approfondito volto ad indagare la possibilità di sviluppare una metodologia per generare una traccia tridimensionale di un bersaglio sulla base di tracce bidimensionali acquisite da tracciatori di sensori di localizzazione di bersagli 2D.

OGGETTO E RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

Scopo della presente invenzione, quindi, Ã ̈ quello di fornire un metodo per generare una traccia tridimensionale di un bersaglio sulla base di tracce bidimensionali acquisite da tracciatori di sensori di localizzazione di bersagli 2D.

Il suddetto scopo à ̈ raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa à ̈ relativa ad un metodo di tracciamento tridimensionale multisensore e ad un sistema, un elaboratore elettronico ed un programma informatico configurati per implementare detto metodo di tracciamento tridimensionale multisensore, secondo quanto definito nelle rivendicazioni annesse.

In particolare, la presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di tracciamento tridimensionale multisensore comprendente:

• acquisire una prima traccia bidimensionale di un primo bersaglio ad un dato tempo generata da un primo tracciatore di un primo sensore di localizzazione di bersagli avente una prima area di copertura;

• acquisire una seconda traccia bidimensionale di un secondo bersaglio al dato tempo generata da un secondo tracciatore di un secondo sensore di localizzazione di bersagli avente una seconda area di copertura che si sovrappone parzialmente alla prima area di copertura in una regione di copertura condivisa da detti sensori di localizzazione di bersagli, il primo sensore di localizzazione di bersagli ed il secondo sensore di localizzazione di bersagli essendo mutuamente distanziati di una data distanza;

• eseguire un test di correlazione sulla base della prima traccia bidimensionale, della seconda traccia bidimensionale e della data distanza per verificare se il primo bersaglio ed il secondo bersaglio rappresentano uno stesso unico bersaglio (“same single target†) presente nella regione di copertura condivisa; e,

• se il primo bersaglio ed il secondo bersaglio rappresentano uno stesso unico bersaglio presente nella regione di copertura condivisa, generare una traccia tridimensionale di detto stesso unico bersaglio al dato tempo.

Preferibilmente, la prima traccia bidimensionale comprende un primo vettore bidimensionale che rappresenta una prima posizione bidimensionale del primo bersaglio al dato tempo in un primo sistema di riferimento bidimensionale relativo del primo sensore di localizzazione di bersagli e la seconda traccia bidimensionale comprende un secondo vettore bidimensionale che rappresenta una seconda posizione bidimensionale del secondo bersaglio al dato tempo in un secondo sistema di riferimento bidimensionale relativo del secondo sensore di localizzazione di bersagli.

Inoltre, sempre preferibilmente, eseguire un test di correlazione comprende:

• verificare se il primo vettore bidimensionale ed il secondo vettore bidimensionale soddisfano una prima condizione in un dato sistema di riferimento tridimensionale;

• se il primo vettore bidimensionale ed il secondo vettore bidimensionale soddisfano la prima condizione nel dato sistema di riferimento tridimensionale, verificare se il primo vettore bidimensionale, il secondo vettore bidimensionale e la data distanza soddisfano una seconda condizione;

• se il primo vettore bidimensionale, il secondo vettore bidimensionale e la data distanza soddisfano la seconda condizione, verificare se, sulla base del primo vettore bidimensionale e del secondo vettore bidimensionale, una stessa quota viene determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale; e

• se, sulla base del primo vettore bidimensionale e del secondo vettore bidimensionale, una stessa quota viene determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale, rivelare che il primo bersaglio ed il secondo bersaglio rappresentano uno stesso unico bersaglio presente nella regione di copertura condivisa.

Infine, sempre preferibilmente, generare una traccia tridimensionale di detto stesso unico bersaglio al dato tempo comprende:

• generare una traccia tridimensionale di detto stesso unico bersaglio al dato tempo comprendente una posizione tridimensionale di detto stesso unico bersaglio al dato tempo nel dato sistema di riferimento tridimensionale, detta posizione tridimensionale comprendendo la stessa quota determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione, alcune forme preferite di realizzazione, fornite a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, verranno ora illustrate con riferimento ai disegni annessi (non in scala), in cui:

• la Figura 1 illustra schematicamente un sistema di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione;

• la Figura 2 illustra schematicamente errori di misura di un radar primario di sorveglianza;

• la Figura 3 illustra schematicamente due radar primari di sorveglianza e rispettive aree di copertura;

• la Figura 4 illustra schematicamente un sistema di riferimento assoluto usato in un primo scenario operativo per eseguire un test di correlazione di due tracce bidimensionali secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione;

• la Figura 5 illustra schematicamente un piano cartesiano di riferimento usato in un secondo scenario operativo per eseguire detto test di correlazione di due tracce bidimensionali secondo detta preferita forma di realizzazione della presente invenzione; e

• la Figura 6 illustra schematicamente un sensore di localizzazione di bersagli posizionato sulla superficie della Terra che rivela un bersaglio posizionato ad una data distanza dalla superficie della Terra.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME PREFERITE DI REALIZZAZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione verrà ora descritta in dettaglio con riferimento alle figure allegate per permettere ad una persona esperta di realizzarla ed utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione ed applicazioni senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto, la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte ed illustrate, ma gli si deve accordare il più ampio ambito protettivo conforme ai principi e alle caratteristiche qui descritte e rivendicate.

Inoltre, la presente invenzione à ̈ attuata per mezzo di un programma informatico comprendente porzioni di codice atte ad implementare, quando il programma informatico à ̈ caricato nella memoria di un elaboratore elettronico ed eseguito da detto elaboratore elettronico, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione descritto di seguito.

In figura 1 viene mostrato uno schema a blocchi che rappresenta un sistema di tracciamento tridimensionale multisensore 1 secondo la presente invenzione.

In particolare, come mostrato nella figura 1, il sistema di tracciamento tridimensionale multisensore 1 comprende N sensori di localizzazione di bersagli 2D 2, dove N à ̈ numero intero maggiore di, o uguale a due, ovvero N ³ 2, ciascuno dei quali à ̈ accoppiato ad un rispettivo tracciatore 3 per fornirgli rispettivi dati. Ogni tracciatore 3 à ̈, quindi, configurato per determinare tracce bidimensionali (2D) di bersagli sulla base dei dati ricevuti dal rispettivo sensore di localizzazione di bersagli 2D 2 a cui à ̈ accoppiato.

Ad esempio, gli N sensori di localizzazione di bersagli 2D 2 possono convenientemente essere Radar Primari di Sorveglianza (PSRs) ciascuno dei quali, in uso, fornisce al rispettivo tracciatore 3 rispettivi messaggi plot generati da un rispettivo processore di segnali sulla base dei segnali a radiofrequenza ricevuti dalla rispettiva antenna. In uso, ogni tracciatore 3 genera rispettive tracce bidimensionali (2D) di bersagli sulla base dei messaggi plot ricevuti.

In dettaglio, ogni traccia bidimensionale (2D) generata dai tracciatori 3 comprende, come detto precedentemente, una posizione bidimensionale P del bersaglio in coordinate slant, ovvero espressa in termini di range Ï e azimuth Î ̧, ed una velocità bidimensionale V del bersaglio comprendente una componente di range VÏ ed una componente di azimuth VÎ ̧.

Inoltre, sempre come mostrato nella figura 1, il sistema di tracciamento tridimensionale multisensore 1 comprende anche un elaboratore elettronico 4, ad esempio un computer, accoppiato agli N tracciatori 3 per acquisire da questi le rispettive tracce bidimensionali (2D) generate e configurato per generare tracce tridimensionali (3D) di bersagli sulla base delle tracce bidimensionali (2D) acquisite in accordo con il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione.

Sulla base di quanto finora descritto e mostrato nella figura 1, il sistema di tracciamento tridimensionale multisensore 1 ha un’architettura distribuita in cui il tracciamento tridimensnionale multisensore avviene a livello di centro di calcolo.

Di seguito, per semplicità di descrizione e senza perdere in generalità, il metodo secondo la presente invenzione verrà descritto facendo riferimento a due soli sensori di localizzazione di bersagli 2D (ovvero con N=2). Rimane, in ogni caso, sottointeso che il metodo secondo la presente invenzione à ̈ applicabile a tracce bidimensionali (2D) acquisite dai tracciatori di un qualsiasi numero N di sensori di localizzazione di bersagli 2D, con N ³ 2, sia cooperativi che non cooperativi.

Pertanto, al fine di descrivere in dettaglio la presente invenzione, si prendano in considerazione un primo sensore di localizzazione di bersagli 2D, di seguito chiamato, per semplicità di descrizione, sensore A, ed un secondo sensore di localizzazione di bersagli 2D, di seguito chiamato, sempre per semplicità di descrizione, sensore B, i quali sono posizionati in modo tale da avere una regione di copertura condivisa nella quale vengono rivelati uno o più bersagli per ognuno dei quali il tracciatore del sensore A genera una rispettiva prima traccia bidimensionale (2D) ed il tracciatore del sensore B genera una rispettiva seconda traccia bidimensionale (2D). In accordo con il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione sulle prime e sulle seconde tracce bidimensionali (2D) viene eseguito un test di correlazione basato su un calcolo della quota dei bersagli per verificare se e quali tracce bidimensionali appartengano a stessi bersagli reali e contestualmente per calcolarne le rispettive quote.

In altre parole, sulla base dei dati cinematici generati dai tracciatori di almeno due sensori di localizzazione di bersagli 2D aventi una regione di copertura condivisa, secondo la presente invenzione à ̈ possibile correlare le tracce bidimensionali (2D) appartenenti ad uno stesso bersaglio presente in detta regione di copertura condivisa in modo tale da calcolarne anche la rispettiva quota e, preferibilmente, anche la componente in elevazione della rispettiva velocità.

In particolare, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione permette di determinare una traccia fusa tridimensionale (3D) in cui la cinematica, ovvero la posizione e la velocità, di un bersaglio presente nella regione di copertura condivisa da almeno due sensori di localizzazione di bersagli 2D à ̈ arricchita dalla terza dimensione ed à ̈ calcolata tenendo conto delle cinematiche delle tracce bidimensionali (2D) acquisite dai tracciatori di detti sensori di localizzazione di bersagli 2D, permettendo, in questo modo, di migliorare la correlazione, la predizione e l’identificazione della categoria (ad esempio di superficie o aerea) della traccia fusa tridimensionale (3D).

Pertanto, a differenza dei sistemi di localizzazione attualmente noti, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione consente di individuare un bersaglio con cinematica 3D come risultato di una fusione di una coppia di tracce 2D slant provenienti da tracciatori di sensori di localizzazione di bersagli 2D.

Tornando, quindi, alla descrizione dettagliata della presente invenzione, i sensori A e B possono essere posizionati entrambi a terra, anche a diverse quote, oppure uno di detti sensori può essere installato su un mezzo in movimento con un moto considerabile inerziale a meno di opportune correzioni (cioà ̈ approssimabile a un moto rettilineo uniforme nell’intervallo di tempo significativo per la misura 2D, ad esempio, nel caso di sensore radar, il periodo di scansione T, tipicamente da 1 a 10 secondi, con cui l’apparato monitora e invia i dati), ad esempio una nave o un satellite, mentre l’altro à ̈ posizionato a terra, oppure detti sensori possono essere installati entrambi su mezzi in movimento, ad esempio navi o satelliti. Infatti, l’applicazione del metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione à ̈ possibile anche quando uno o più sensori di localizzazione di bersagli 2D sono installati su rispettivi mezzi in movimento perché, se à ̈ nota la cinematica del/i mezzo/i in movimento, la cinematica delle tracce bidimensionali (2D) può sempre essere corretta sulla base dei dati di beccheggio (“pitch†), rollio (“roll†) ed imbardata (“yaw†) del/i mezzo/i in movimento.

Nel caso di un mezzo con moto non completamente prevedibile come quello della nave valgono le osservazioni di sistema approssimativamente inerziale nel caso di un moto di un mezzo robotizzato (satellite o mezzi su traiettorie pre-impostate con algoritmi noti) di cui si conosca perfettamente la traiettoria nel tempo e nello spazio a ogni istante cioà ̈ con equazioni del moto note.

Pertanto, per un mezzo con moto vario, Ã ̈ sempre possibile apportare le dovute correzioni alla cinematica di un bersaglio visto da un sensore di localizzazione di bersagli installato su detto mezzo.

Preferibilmente, i sensori A e B sono posizionati in maniera tale che la loro mutua distanza D sia uguale a, o maggiore di un errore lineare massimo di misura ErrMAXdi detti sensori, ovvero, usando un formalismo matematico, risulta che la distanza D tra i sensori A e B soddisfa il seguente primo vincolo matematico:

ErrMAX£ D . (1) In particolare, se ErrA-MAXà ̈ l’errore lineare massimo di misura del sensore A ed ErrB-MAXà ̈ l’errore lineare massimo di misura del sensore B, allora risulta che ErrMAXà ̈ uguale al maggiore tra ErrA-MAXe ErrB-MAX, ovvero, usando un formalismo matematico, risulta che

ErrMAX= max [ErrA-MAX, ErrB -MAX]

Com’à ̈ noto, la forma dell’errore di misura di un apparato di misura dipende dalla natura del dato misurato. Ad esempio, nel caso di un PSR, il modo di “vedere†lo spazio non à ̈ isomorfo ma deformato polarmente. In altre parole, un PSR, generalmente, presenta, per le misure di range, un errore di misura in range Î ́Ï costante e, per le misure di azimuth, un errore di misura in azimuth 2σΠ̧costante i quali, però, danno origine ad un errore di misura totale che, per un bersaglio “visto†dal PSR sotto uno stesso angolo di azimuth pari all’errore di misura in azimuth 2σΠ̧, varia al variare della distanza dal PSR di detto bersaglio.

In particolare, in un PSR, l’errore di misura totale à ̈ più grande in ampiezza quanto più à ̈ lontano dal centro del PSR il bersaglio da localizzare.

Per una migliore comprensione dell’errore lineare massimo di misura di un PSR, in figura 2 viene mostrato schematicamente come varia, in un piano di riferimento, l’errore di misura totale di un PSR 5, avente un errore di misura in range Î ́Ï costante ed un errore di misura in azimuth 2σΠ̧costante, al variare della distanza dal PSR 5 di un bersaglio 6 “visto†dal PSR 5 nel piano di riferimento sotto uno stesso angolo di azimuth uguale all’errore di misura in azimuth 2σΠ̧, ovvero “visto†dal PSR 5 nel piano di riferimento in un settore circolare individuato da un angolo che à ̈ uguale all’errore di misura in azimuth 2σΠ̧e che ha come vertice il PSR 5, detto piano di riferimento essendo perpendicolare all’asse di rotazione (non mostrato in figura 2) del PSR 5.

In particolare, la figura 2 mostra, per ogni distanza del bersaglio 6 dal PSR 5, un rispettivo errore di misura totale che à ̈ rappresentato da una rispettiva porzione di detto settore circolare indicata con, rispettivamente, 7, 8, 9 e 10.

Pertanto, se il sensore A à ̈ un PSR che ha un errore di misura in azimuth 2σΠ̧Aed una copertura massima CA-MAX, allora l’errore lineare massimo di misura ErrA-MAXdel PSR A à ̈ uguale all’errore angolare rettificato alla distanza di copertura massima CA-MAX, ovvero à ̈ uguale a 2σΠ̧ACA-MAX. Analogamente, se il sensore B à ̈ un PSR che ha un errore di misura in azimuth 2σΠ̧Bed una copertura massima CB-MAX, allora l’errore lineare massimo di misura ErrB-MAXdel PSR B à ̈ uguale all’errore angolare rettificato alla distanza di copertura massima CB-MAX, ovvero à ̈ uguale a 2σΠ̧BCB-MAX.

Pertanto, sulla base di quanto precedentemente descritto, assumendo che

ErrMAX =<~>2s<~>JCMAX = max [ErrA-MAX, ErrB -MAX ],i PSRs A e B sono, preferibilmente, posizionati in maniera tale che la loro mutua distanza D soddisfi il seguente secondo vincolo matematico:

2s<~>qC<~>

MAX £ D (2)in cui 2s<~>Jdenota l’errore di misura in azimuth del PSR avente l’errore lineare massimo di misura tra i PSRs A e B e C<~>

MAXdenota la copertura massima del PSR avente l’errore lineare massimo di misura tra i PSRs A e B.

Ad esempio, se C<~>

MAXÃ ̈ uguale a 100 Km e 2s<~>JÃ ̈ uguale a 0.005 rad, ovvero circa 0.3°, allora risulta che la distanza D tra i PSRs A e B Ã ̈ uguale a, o maggiore di 1 Km.

A tal riguardo, in figura 3 vengono mostrati schematicamente, in un piano di riferimento, un primo PSR 11 avente un primo errore di misura in azimuth 2σΠ̧11ed una prima copertura massima C11ed un secondo PSR 12 avente un secondo errore di misura in azimuth 2σΠ̧12ed una seconda copertura massima C12, i quali sono distanziati di una distanza D tale da soddisfare il secondo vincolo matematico (2), detto piano di riferimento essendo perpendicolare agli assi di rotazione (non mostrati in figura 3) del primo PSR 11 e del secondo PSR 12 i quali, nell’esempio mostrato in figura 3, sono ipotizzati tra loro paralleli. Inoltre, in figura 3 viene indicata con D’ la proiezione in detto piano di riferimento della distanza D tra il primo PSR 11 ed il secondo PSR 12.

In particolare, in figura 3 vengono mostrati un primo cerchio 13 che ha come centro il primo PSR 11 e come raggio la prima copertura massima C11e che rappresenta, quindi, l’area di copertura del primo PSR 11 in detto piano di riferimento, ed un secondo cerchio 14 che ha come centro il secondo PSR 12 e come raggio la seconda copertura massima C12e che, quindi, rappresenta l’area di copertura del secondo PSR 12 in detto piano di riferimento. Inoltre, sempre come mostrato nella figura 3, il primo cerchio 13 ed il secondo cerchio 14 presentano un’intersezione 15 che rappresenta una regione di copertura condivisa dai PSRS 11 e 12 in detto piano di riferimento.

Andando, ora, più nel dettaglio dei vincoli matematici (1) e (2), essi dipendono dalla capacità dei due sensori A e B di distinguere due oggetti reali. Pertanto, i sensori A e B si possono ritenere non omocentrici e non co-locati se ciascun sensore ed un oggetto reale da tracciare possono essere “visti†in posizioni distinte dall’altro sensore.

In particolare, nei vincoli matematici (1) e (2) viene preso in considerazione l’errore lineare massimo di misura ErrMAXin modo tale da garantire sempre la possibilità di eseguire una triangolazione per determinare una traccia tridimensionale di un bersaglio intercettato dai sensori A e B, indipendentemente dalla posizione di detto bersaglio nella regione di copertura condivisa da detti sensori A e B.

In altra parole, se à ̈ verificato il primo vincolo matematico (1) (o, analogamente, nel caso di due PSRs, il secondo vincolo matematico (2)), il bersaglio ed i centri dei sensori A e B formano, nei limiti dell’errore lineare massimo di misura ErrMAX, i tre vertici distinguibili di un triangolo.

Se, invece, non à ̈ verificato il primo vincolo matematico (1) (o, analogamente, nel caso di due PSRs, il secondo vincolo matematico (2)), il triangolo degenera in due rette parallele coincidenti nei limiti dell’errore lineare massimo di misura ErrMAXe, quindi, la triangolazione non può essere applicata. In altre parole, se non à ̈ verificato il primo vincolo matematico (1) (o, analogamente, nel caso di due PSRs, il secondo vincolo matematico (2)), un bersaglio viene “visto†dai sensori A e B sotto la stessa prospettiva.

Andando, ora, più nel dettaglio della presente invenzione, si assume che:

• STA(Ï A, Î ̧A; VÏ A, VÎ ̧A) à ̈ una prima traccia 2D slant di un primo bersaglio ad un tempo t in un primo sistema di riferimento relativo del sensore A generata dal tracciatore accoppiato al sensore A; ed

• STB(Ï B, Î ̧B; VÏ B, VÎ ̧B) à ̈ una seconda traccia 2D slant di un secondo bersaglio al tempo t (ovvero allo stesso tempo t della prima traccia 2D slant STA) in un secondo sistema di riferimento relativo del sensore B generata dal tracciatore accoppiato al sensore B.

Quindi, secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione, viene eseguito un test di correlazione sulle tracce STAe STB, che sono relative allo stesso tempo t, per verificare se sono relative ad uno stesso unico bersaglio. Inoltre, se le tracce STAe STBsono relative ad uno stesso unico bersaglio, la presente invenzione consente di calcolare, contestualmente all’esecuzione di detto test di correlazione, anche la quota di detto bersaglio.

In particolare, il test di correlazione à ̈ verificato dalle tracce STAe STBse sono verificate le seguenti tre condizioni:

1. i vettori posizione delle tracce STAe STB, se proiettati su un piano di riferimento, si intersecano (condizione sulla direzione dei vettori posizione delle tracce);

2. i moduli dei vettori posizione delle tracce STAe STBe la distanza D tra i centri dei sensori A e B soddisfano la disuguaglianza triangolare (condizione sui moduli dei vettori posizione delle tracce), la quale, usando un formalismo matematico, Ã ̈ espressa dalla seguente disuguaglianza matematica:

PA+ PB³ D ± dr (3)

in cui PAà ̈ il vettore posizione contenuto nella prima traccia 2D slant STA, PBà ̈ il vettore posizione contenuto nella seconda traccia 2D slant STBe dr = drA+ drB, dove Î ́Ï Aà ̈ l’errore di misura in range del sensore A e Î ́Ï Bà ̈ l’errore di misura in range del sensore B; e

3. le tracce STAe STBconsentono di determinare una stessa quota per il primo bersaglio e per il secondo bersaglio (condizione sulla quota).

Se tutte e tre le precedenti condizioni sono verificate dalle tracce STAe STB, allora il test di correlazione à ̈ verificato e, quindi, le tracce STAe STBsono relative ad uno stesso unico bersaglio per il quale viene anche generata una traccia 3D MST(Ï , Î ̧, φ; VÏ , VÎ ̧, Vφ) al tempo t in un sistema di riferimento assoluto O.

In figura 4 viene mostrato schematicamente un sistema di riferimento assoluto O usato per eseguire il test di correlazione delle tracce STAe STBsecondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione.

In particolare, come mostrato in figura 4, il sistema di riferimento assoluto O Ã ̈ un sistema di coordinate cartesiane tridimensionali zxy.

In dettaglio, la figura 4 mostra:

• un punto OAche rappresenta il centro del sensore A e di cui sono note le coordinate (XA, YA, ZA) nel sistema di riferimento assoluto O;

• un punto OBche rappresenta il centro del sensore B e di cui sono note le coordinate (XB, YB, ZB) nel sistema di riferimento assoluto O;

• una retta r che

- rappresenta una retta di intersezione fra i piani di rotazione (non mostrati in figura 4) dei sensori A e B passanti per i vettori posizione delle tracce STAe STB, - individua una direzione verticale alla superficie della Terra, e

- passa per un punto T che, nel caso in cui le tracce STAe STBsoddisfino il test di correlazione, rappresenta il primo bersaglio visto dal sensore A ed il secondo bersaglio visto dal sensore B, à ̈ ad un distanza Ï A(range del primo bersaglio nella prima traccia 2D slant STA) dal sensore A e ad una distanza Ï B(range del secondo bersaglio nella seconda traccia 2D slant STB) dal sensore B ed ha coordinate (x0, y0, h0) nel sistema di riferimento assoluto O; l’asse zˆ del sistema di riferimento assoluto O essendo parallelo alla retta r;

• un piano orizzontale di riferimento PO che à ̈ perpendicolare alla retta r e, quindi, anche all’asse zˆ del sistema di riferimento assoluto O e che, per convenzione, à ̈ posizionato in z=0;

• un punto P0che ha coordinate (x0, y0, 0) nel sistema di riferimento assoluto O e che rappresenta l’intersezione sul piano orizzontale di riferimento PO dei vettori posizione contenuti nelle tracce STAe STBproiettati su detto piano orizzontale di riferimento PO; in figura 4 le proiezioni sul piano orizzontale di riferimento PO dei vettori posizione contenuti nelle tracce STAe STBessendo indicate con, rispettivamente, RAe RB; e

• la distanza D tra i sensori A e B avente una proiezione d nel piano orizzontale di riferimento PO.

Inoltre, si assume che:

• (xA, yA) sono le coordinate cartesiane slant del primo bersaglio nel primo sistema di riferimento relativo del sensore A, le quali sono calcolate sulla base del range Ï Ae dell’azimuth Î ̧Acontenuti nella prima traccia 2D slant STA;

• (xB, yB) sono le coordinate cartesiane slant del secondo bersaglio nel secondo sistema di riferimento relativo del sensore B, le quali sono calcolate sulla base del range Ï Be dell’azimuth Î ̧Bcontenuti nella seconda traccia 2D slant STB;

• (x<O O>

A,yA) sono le coordinate cartesiane slant del primo bersaglio nel sistema di riferimento assoluto O, le quali sono calcolate mediante la seguente traslazione di coordinate

O

xA= xA XA

O

yA= yA YA;

e

• (x<O O>

B,yB) sono le coordinate cartesiane slant del secondo bersaglio nel sistema di riferimento assoluto O le quali sono calcolate mediante la seguente traslazione di coordinate

O

xB= xB XB

O

yB= yB YB.

Facendo sempre riferimento a quanto finora descritto e a quanto mostrato in figura 4, per quanto riguarda la condizione sulla direzione dei vettori posizione delle tracce, i vettori posizione 2D contenuti nelle tracce STAe STB, per essere relativi ad uno stesso unico bersaglio, devono avere un’intersezione non nulla (ovvero P0(x0, y0, 0)) se proiettati sul piano orizzontale di riferimento PO.

Quindi, al fine di verificare se detta condizione sulla direzione dei vettori posizione delle tracce à ̈ soddisfatta o meno, si cerca di determinare le coordinate cartesiane (x0, y0) del punto d’intersezione P0dei vettori posizione delle tracce STAe STBproiettati sul piano orizzontale di riferimento PO risolvendo il seguente sistema lineare di due equazioni in due incognite:

ìx0 - O

xA = O

mAy0 - O

yA

Ã<( )>

O

îx0 - xB = O

mB(y0 - O

yB)

con

O

O xA- X

m A

<A>= O

y A - YA

e

O

O x

=B- X

m B

<B>O

yB - YB

Pertanto, essendo note le coordinate cartesiane slant (x<O O>

A,yA) del primo bersaglio nel sistema di riferimento assoluto O, le coordinate cartesiane slant (x<O O>

B,yB) del secondo bersaglio nel sistema di riferimento assoluto O, le coordinate cartesiane (XA, YA) del centro OAdel sensore A nel sistema di riferimento assoluto O e le coordinate cartesiane (XB, YB) del centro OBdel sensore B nel sistema di riferimento assoluto O, à ̈ possibile determinare le coordinate cartesiane (x0, y0) del punto d’intersezione P0dei vettori posizione delle tracce STAe STBproiettati sul piano orizzontale di riferimento PO.

In particolare, la condizione sulla direzione dei vettori posizione delle tracce viene verificata, ovvero viene soddisfatta dalle tracce STAe STB, se si riesce a calcolare dette coordinate cartesiane (x0, y0) del punto d’intersezione P0.

Inoltre, se la condizione sulla direzione dei vettori posizione delle tracce viene soddisfatta dalle tracce STAe STB, allora si passa alla verifica della condizione sui moduli dei vettori posizione delle tracce, ovvero si verifica se i moduli dei vettori posizione 2D contenuti nelle tracce STAe STBe la distanza D tra i centri OAe OBdei sensori A e B soddisfano o meno la disuguaglianza triangolare (3).

In particolare, facendo riferimento a quanto mostrato in figura 4, la disuguaglianza triangolare (3) diventa:

rA+ rB³ D ± dr,

ovvero

r r ³ (X -X )<2>+ (Y - )<2>+ ( - )<2>A B A B AYBZAZB± dr. Pertanto, essendo note le misure di range Ï Ae Ï Bdelle tracce STAe STB, le coordinate cartesiane (XA, YA, ZA) del centro OAdel sensore A nel sistema di riferimento assoluto O, le coordinate cartesiane (XB, YB, ZB) del centro OBdel sensore B nel sistema di riferimento assoluto O, l’errore di misura in range Î ́Ï Adel sensore A e l’errore di misura in range Î ́Ï Bdel sensore B (ricordando che Î ́Ï =Î ́Ï A+Î ́Ï B), à ̈ possibile verificare se la condizione sui moduli dei vettori posizione delle tracce à ̈ soddisfatta dalle tracce STAe STB, ovvero se i moduli dei vettori posizione 2D contenuti nelle tracce STAe STBe la distanza D tra i centri OAe OBdei sensori A e B soddisfano la disuguaglianza triangolare.

Inoltre, se la condizione sui moduli dei vettori posizione delle tracce à ̈ soddisfatta dalle tracce STAe STB, allora si passa alla verifica della condizione sulla quota, ovvero si verifica se le tracce STAe STBconsentono di determinare una stessa quota per il primo ed il secondo bersaglio o meno.

In particolare, facendo sempre riferimento a quanto mostrato in figura 4, si ha che:

(rA)<2>= (RA)<2>+ (<2>hO- ZA) (4) e

(r )<2>= (R )<2>

B B+ (hO- ZB)<2>(5) dove hOdenota un’eventuale stessa quota del primo e del secondo bersaglio e dove

(R )<2>= ( - )<2>( )<2>

Ax0XA+ y0- YA(6)

e

(RB)<2>= (x0-XB)<2>+ (y0- YB)<2>(7)

Pertanto, se il primo ed il secondo bersaglio hanno la stessa quota hOe, quindi, non sono due bersagli distinti ma rappresentano, in verità, uno stesso unico bersaglio, risolvendo le due suddette equazioni di secondo grado aventi come incognita hO, deve risultare che:

h = Z ± (r )<2>( )<2>r<2 2>

O A ( A- RA )= ZB±((B) - (RB))(8) Pertanto, essendo note le misure di range Ï Ae Ï Bdelle tracce STAe STB, le coordinate cartesiane (XA, YA, ZA) del centro OAdel sensore A nel sistema di riferimento assoluto O, le coordinate cartesiane (XB, YB, ZB) del centro OBdel sensore B nel sistema di riferimento assoluto O e le coordinate cartesiane (x0, y0) del punto P0(calcolate per la verifica della condizione sulla direzione dei vettori posizione delle tracce), Ã ̈ possibile:

• risolvere l’equazione di secondo grado (4) con l’ausilio dell’equazione (6) e, quindi, determinare, per il primo bersaglio visto dal sensore A e tracciato nella traccia STA, due primi valori di hO; e

• risolvere l’equazione di secondo grado (5) con l’ausilio dell’equazione (7) e, quindi, determinare, per il secondo bersaglio visto dal sensore B e tracciato nella traccia STB, due secondi valori di hO.

Pertanto, se uno dei due primi valori di hOÃ ̈ uguale ad uno dei due secondi valori di hO, risulta che:

• la condizione sulla quota à ̈ soddisfatta dalle tracce STAe STBe, quindi, anche il test di correlazione à ̈ soddisfatto dalle tracce STAe STB; ed

• il primo ed il secondo bersaglio rappresentano uno stesso unico bersaglio che ha le coordinate cartesiane (x0, y0, h0) nel sistema di riferimento assoluto O, dove h0assume quello stesso valore determinato per entrambi i bersagli, ovvero il valore che soddisfa l’uguaglianza (8).

Sulla base del valore h0che soddisfa l’uguaglianza (8) possono, quindi, essere calcolati gli angoli di elevazione φAe φBcon cui lo stesso unico bersaglio viene visto, rispettivamente, nel primo sistema di riferimento relativo del sensore A e nel secondo sistema di riferimento relativo del sensore B.

In particolare, risulta che:

æhO ö

j A = arcsin-ZA

çç÷÷

à ̈ rA à ̧

æh-ö

j B = arcsin O ZB

çç÷÷

à ̈ rB à ̧

Peraltro, un primo caso particolare per l’esecuzione del test di correlazione si ha nel caso in cui i sensori A e B vedano uno stesso bersaglio lungo una linea di simmetria, ovvero, usando un formalismo matematico, quando si ha che ZA=ZBe Ï A=Ï B.

In detto primo caso particolare, si ha che RA=RBed h0può assumere due valori, uno corrispondente al segno più e l’altro al segno meno della formula (8).

Per riuscire a determinare la quota in detto primo caso particolare, occorre fare considerazioni di dominio per scegliere la soluzione fisica giusta. Ad esempio, si può escludere il caso di quota negativa e confrontare la soluzione con i dati di predizione precedenti.

Inoltre, un secondo caso particolare per l’esecuzione del test di correlazione si ha nel caso in cui i sensori A e B vedano uno stesso bersaglio lungo una stessa direzione, ovvero, usando un formalismo matematico, quando si ha che

O O

mA=mB.

In particolare, se durante la verifica della condizione sulla direzione dei vettori posizione delle tracce, si trov<O O>a che mA=mB, si decide che detta condizione sulla direzione dei vettori posizione à ̈ soddisfatta dalle tracce STAe STBe si passa, quindi, alla verifica della condizione sui moduli dei vettori posizione delle tracce STAe STBsenza calcolare le coordinate cartesiane (x0, y0) del punto d’intersezione P0.

Se anche la condizione sui moduli dei vettori posizione à ̈ soddisfatta dalle tracce STAe STB, allora si passa alla verifica della condizione sulla quota determinando gli angoli di elevazione φAe φBmediante una triangolazione eseguita in un piano zx di riferimento perpendicolare alla superficie della Terra e passante per il centro OAdel sensore A e per il centro OBdel sensore B.

A tal riguardo, in figura 5 viene mostrato schematicamente un piano cartesiano zx di riferimento usato per eseguire la verifica della condizione sulla quota nel caso in cui risulti m<O O>

A=mBsecondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione.

In particolare, la figura 5 mostra:

• un punto OAche rappresenta il centro del sensore A e di cui sono note le coordinate (XA, ZA) nel piano cartesiano zx di riferimento;

• un punto OBche rappresenta il centro del sensore B e di cui sono note le coordinate (XB, ZB) nel piano cartesiano zx di riferimento;

• un punto P che, nel caso in cui le tracce STAe STBsoddisfino la condizione sulla quota, rappresenta il primo bersaglio visto dal sensore A ed il secondo bersaglio visto dal sensore B, à ̈ ad un distanza Ï Adal sensore A e ad una distanza Ï Bdal sensore B ed ha coordinate (x0, h0) nel piano cartesiano zx di riferimento;

• una distanza D tra il centro OAdel sensore A ed il centro OBdel sensore B che ha una proiezione d lungo la direzione xˆ;

• un angolo α compreso tra Ï Be D;

• un angolo β compreso tra Ï Ae D;

• un angolo γ compreso tra Ï Ae Ï B;

• un angolo φAche rappresenta l’angolo di elevazione con cui à ̈ visto il punto P dal sensore A; ed

• un angolo φBche rappresenta l’angolo di elevazione con cui à ̈ visto il punto P dal sensore B.

In dettaglio, facendo riferimento a quanto mostrato in figura 5 ed applicando il teorema dei seni, risulta che:

r<A>r D

=<B>=

sin a sinb sin g

Inoltre, applicando anche il teorema di Carnet, si ha che:

<2>D = (rA)<2>+ (rB)<2>-2rArBcos g

Quindi, essendo noti Ï A, Ï Be D, si determinano gli angoli α, β e γ in accordo con le seguenti formule matematiche ricavate sulla base delle due precedenti equazioni ottenute applicando i teoremi dei seni e di Carnet:

g = arccos<æ>ç (rA )2 ( rB )2 - 2

D ö

÷ç2r÷

à ̈ A rB à ̧

a=arcsin ær

ç A sin g ö

÷

à ̈ D à ̧

b = 180<o>-a - g

Infine, poiché risulta che

jA - b = a - jB

D cos (jA- b ) = d

allora à ̈ possibile determinare gli angoli di elevazione φAe φBsecondo le seguenti formule:

d

jB = a - arccos<æ>ö

ç ÷

à ̈Dà ̧

j<d>ö

A=arccos æ

ç÷+ b

à ̈D à ̧

Quindi, sempre facendo riferimento a quanto mostrato in figura 5, nel caso in cui risulti m<O O>

A=mB, la condizione sulla quota à ̈ soddisfatta dalle tracce STAe STBe, quindi, anche il test di correlazione à ̈ soddisfatto dalle tracce STAe STBse risulta che:

hO= rAsinjA+ZA= rBsin jB+ ZB(9) Una volta terminato il test di correlazione, se si à ̈ verificato che detto test di correlazione à ̈ soddisfatto dalle tracce STAe STB, preferibilmente viene determinata anche una velocità 3D sulla base delle tracce 2D STAe STBed, in particolare, viene determinata, per ognuna delle due tracce 2D STAe STB, una rispettiva componente in elevazione della rispettiva velocità contenuta nella traccia 2D.

A tal riguardo, si assume che:

• VAà ̈ un primo vettore velocità del bersaglio (si sottolinea che, poiché il test di correlazione à ̈ soddisfatto dalle tracce STAe STB, il primo bersaglio visto dal sensore A e tracciato nella prima traccia 2D slant STAà ̈ lo stesso bersaglio, ovvero il secondo bersaglio, visto dal sensore B e tracciato nella seconda traccia 2D slant STB) in coordinate sferiche nel primo sistema di riferimento relativo del sensore A e comprende una prima componente in elevazione VφAche si vuole calcolare, una prima componente in azimuth VÎ ̧Ache à ̈ contenuta nella prima traccia 2D slant STAed una prima componente in range VÏ Ache à ̈ contenuta nella prima traccia 2D slant STA;

• VBà ̈ un secondo vettore velocità del bersaglio in coordinate sferiche nel secondo sistema di riferimento relativo del sensore B e comprende una seconda componente in elevazione VφBche si vuole calcolare, una seconda componente in azimuth VÎ ̧Bche à ̈ contenuta nella seconda traccia 2D slant STBed una seconda componente in range VÏ Bche à ̈ contenuta nella seconda traccia 2D slant STB;

• V à ̈ un terzo vettore velocità del bersaglio in coordinate cartesiane nel sistema di riferimento assoluto O e comprende una prima componente di velocità Vxlungo la direzione xˆ, una seconda componente di velocità Vylungo la direzione yˆ ed una terza componente di velocità Vzlungo la direzione zˆ;

• IAà ̈ una prima matrice di trasformazione da coordinate sferiche a coordinate cartesiane del primo vettore velocità VAin una prima posizione (φA, Î ̧A, Ï A) che rappresenta la posizione del bersaglio in coordinate sferiche nel primo sistema di riferimento relativo del sensore A essendo φAl’angolo di elevazione nel primo sistema di riferimento relativo del sensore A calcolato nel test di correlazione, Î ̧Al’angolo di azimuth contenuto nella prima traccia 2D slant STAe Ï Ail range contenuto nella prima traccia 2D slant STA; ed

• IBà ̈ una seconda matrice di trasformazione da coordinate sferiche a coordinate cartesiane del secondo vettore velocità VBin una seconda posizione (φB, Î ̧B, Ï B) che rappresenta la posizione del bersaglio in coordinate sferiche nel secondo sistema di riferimento relativo del sensore B essendo φBl’angolo di elevazione nel secondo sistema di riferimento relativo del sensore B calcolato nel test di correlazione, Î ̧Bl’angolo di azimuth contenuto nella seconda traccia 2D slant STBe Ï Bil range contenuto nella seconda traccia 2D slant STB.

Pertanto, sulla base di quanto appena descritto, si ha che:

• nella prima posizione (φA, Î ̧A, Ï A) V =IAVA; e

• nella seconda posizione (φB, Î ̧B, Ï B) V =IBVB.

Inoltre, poiché la prima posizione (φA, Î ̧A, Ï A) e la seconda posizione (φB, Î ̧B, Ï B) coincidono nel sistema di riferimento assoluto O nei limiti dell’errore di misura, deve risultare che:

IAVA=IBVB(10) Quindi, risolvendo il sistema di tre equazioni rappresentato dall’equazione matriciale (10) si determinano la prima componente in elevazione VφAe la seconda componente in elevazione VφB.

Infine, una volta determinate la prima componente in elevazione VφAe la seconda componente in elevazione VφB, à ̈ possibile determinare il terzo vettore V ed, in particolare, la rispettiva terza componente di velocità Vzapplicando l’equazione V =IAVAo l’equazione V =IBVB. Preferibilmente, il primo sistema di riferimento relativo del sensore A, il secondo sistema di riferimento relativo del sensore B ed il sistema di riferimento assoluto O hanno la stessa orientazione con il rispettivo asse verticale al rispettivo zenit e l’asse y orientato a Nord.

In particolare, il primo sistema di riferimento relativo del sensore A, il secondo sistema di riferimento relativo del sensore B ed il sistema di riferimento assoluto O hanno la stessa orientazione, con il rispettivo asse verticale al rispettivo zenit e l’asse y orientato a Nord, se la distanza D tra i sensori A e B non supera i 25 Km.

Se il primo sistema di riferimento relativo del sensore A, il secondo sistema di riferimento relativo del sensore B ed il sistema di riferimento assoluto O hanno la stessa orientazione, con il rispettivo asse verticale al rispettivo zenit e l’asse y orientato a Nord, la Terra può essere approssimata ad un piano, gli zenit dei sistemi di riferimento relativi dei sensori A e B possono essere considerati paralleli ed il Nord si può considerare comune alle basse latitudini.

Se, invece, la distanza D tra i sensori A e B supera i 25 Km, allora, preferibilmente, vengono usate le coordinate Geocentriche o si correggono le orientazioni dei sistemi di riferimento relativi mediante gli angoli di Eulero.

Sulla base di quanto descritto finora, la presente invenzione consente di determinare una traccia 3D come fusione di due o più tracce 2D che provengono da diversi sensori di localizzazione di bersagli, sono relative ad uno stesso istante di tempo e che, se soddisfano il test di correlazione, sono ritenute essere relative ad uno stesso oggetto reale.

Il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione trova vantaggiosa, ma non esclusiva, applicazione nella sorveglianza marittima, terrestre ed aerea.

In dettaglio, nell’ambito della sorveglianza marittima, nel caso in cui i sensori di localizzazione di bersagli 2D utilizzati siano dedicati a rilevare solo tracce navali di superficie, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione consente di scartare eventuali tracce aeree. Infatti, la correzione della cinematica di un bersaglio con il calcolo della quota consente di risolvere l’ambiguità nel caso in cui velivoli a bassa quota, ad esempio elicotteri o aerei, che appaiono all’orizzonte, interferiscano con le tracce navali di superficie.

Inoltre, nella sorveglianza terrestre, ad esempio in ambito aeroportuale, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione consente di discriminare e localizzare con maggiore precisione tracce aeree a bassa quota, durante l’atterraggio e il decollo, nelle aree di manovra degli aeroporti.

Infine, nella sorveglianza aerea, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione consente di discriminare e localizzare con maggiore precisione tracce aeree di velivoli. Ad esempio la presente invenzione potrebbe essere vantaggiosamente sfruttata per realizzare un sistema portatile di sorveglianza aerea che, mediante l’uso di due soli sensori di localizzazione di bersagli 2D, ad esempio non cooperativi, sia in grado di localizzare con precisione tracce aeree 3D.

Per l’applicazione della presente invenzione alla sorveglianza marittima, superficiale e aerea, risulta significativo distinguere fra la localizzazione di tracce 3D appartenenti al dominio di superficie o aereo.

A tal riguardo, in figura 6 viene mostrato schematicamente:

• un cerchio 16 che rappresenta la Terra; ed

• un sensore di localizzazione di bersagli 2D 17 che - à ̈ posizionato sulla superficie della Terra

39 Mirko BERGADANO (Iscrizione Albo nr.843/BM) 16, e, quindi, si trova ad una distanza RTdal centro della Terra 16, dove RTrappresenta il raggio della Terra 16,

- rivela ad una distanza Ï un bersaglio 18 che à ̈ posizionato ad una distanza, ovvero una quota, H dalla superficie della Terra 16, e - presenta un errore lineare massimo di misura ErrMAX; ed

• un angolo Φtargetche ha vertice nel centro della Terra 16, e che à ̈ sotteso tra la posizione del sensore di localizzazione di bersagli 2D 17 e la posizione del bersaglio 18.

Sulla base di quanto mostrato in figura 6, risulta che:

H = RTsec Ft arg et- RTPreferibilmente, si parla di dominio di ricerca di superficie se l’ordine di grandezza della quota H del bersaglio 18 à ̈:

H = RTsec Ft arg et-RT£ ErrMAX

Quindi, nella sorveglianza marittima e superficiale, data una prima traccia 2D di un primo sensore di localizzazione di bersagli 2D, le tracce 2D di un secondo sensore di localizzazione di bersagli 2D che possono essere correlate con detta prima traccia 2D possono essere, convenientemente, ricercate in un intorno della prima traccia 2D, poiché la posizione del bersaglio vista da entrambi i sensori di localizzazione di bersagli 2D cade in una finestra di correlazione limitata che dipende dall’errore dei sensori di localizzazione di bersagli 2D e dalla storia del bersaglio. Ad esempio, i radar primari costieri o navali possono importare il calcolo della quota senza dover modificare il criterio di ricerca delle tracce correlabili limitato alle finestre d’errore nell’intorno della prima traccia 2D.

Inoltre, sempre preferibilmente, si parla di dominio di ricerca aereo se l’ordine di grandezza della quota H del bersaglio 18 à ̈:

H = RTsec Ft arg et-RT> ErrMAX

Quindi, nella sorveglianza aerea, la ricerca avviene su tutte le tracce 2D. Infatti, nella sorveglianza aerea, all’arrivo di un nuova traccia 2D da un sensore di localizzazione di bersagli 2D, questa va confrontata, mediante il test di correlazione, con tutte le tracce 2D acquisite dagli altri sensori di localizzazione di bersagli 2D.

Il criterio di ricerca per il dominio aereo include il caso di dominio di superficie che ne à ̈, quindi, un sottoinsieme.

Pertanto, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore con criterio di ricerca su tutte le tracce 2D funziona in qualsiasi dominio.

Dalla precedente descrizione si possono immediatamente comprendere i vantaggi della presente invenzione.

In particolare, si vuole qui sottolineare ancora una volta come la presente invenzione consenta di determinare, sulla base di dati cinematici prodotti da tracciatori di almeno due sensori di localizzazione di bersagli 2D aventi una regione di copertura condivisa, una traccia tridimensionale di un bersaglio presente in detta regione di copertura condivisa.

Inoltre, il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la presente invenzione à ̈ applicabile con un qualsiasi numero N di sensori di localizzazione di bersagli 2D, con N>1, i quali

• possono essere tutti cooperativi, oppure tutti non cooperativi, oppure alcuni cooperativi ed altri non cooperativi; e

• possono essere posizionati tutti a terra, anche a diverse quote, oppure possono essere installati tutti su rispettivi mezzi in movimento, oppure alcuni possono essere installati su rispettivi mezzi in movimento ed altri possono essere posizionati a terra.

Infine, risulta chiaro che varie modifiche possono essere apportate alla presente invenzione, tutte rientranti nell’ambito di tutela dell’invenzione definito nelle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di tracciamento tridimensionale multisensore comprendente: • acquisire una prima traccia bidimensionale di un primo bersaglio ad un dato tempo generata da un primo tracciatore (3) di un primo sensore di localizzazione di bersagli (2, 11, A) avente una prima area di copertura (13); • acquisire una seconda traccia bidimensionale di un secondo bersaglio al dato tempo generata da un secondo tracciatore (3) di un secondo sensore di localizzazione di bersagli (2, 12, B) avente una seconda area di copertura (14) che si sovrappone parzialmente alla prima area di copertura (13) in una regione di copertura (15) condivisa da detti sensori di localizzazione di bersagli (2, 11, 12, A, B), il primo sensore di localizzazione di bersagli (2, 11, A) ed il secondo sensore di localizzazione di bersagli (2, 12, B) essendo mutuamente distanziati di una data distanza (D); • eseguire un test di correlazione sulla base della prima traccia bidimensionale, della seconda traccia bidimensionale e della data distanza (D) per verificare se il primo bersaglio ed il secondo bersaglio rappresentano uno stesso unico bersaglio (T, P) presente nella regione di copertura condivisa (15); e, • se il primo bersaglio ed il secondo bersaglio rappresentano uno stesso unico bersaglio (T, P) presente nella regione di copertura condivisa (15), generare una traccia tridimensionale di detto stesso unico bersaglio (T, P) al dato tempo.
2. 2. Il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore della rivendicazione 1, in cui la data distanza (D) soddisfa una data relazione con un dato errore massimo di misura di detti sensori di localizzazione di bersagli (2, 11, 12, A, B).
3. 3. Il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore della rivendicazione 2, in cui il primo sensore di localizzazione di bersagli (2, 11, A) ha un primo errore massimo di misura, in cui il secondo sensore di localizzazione di bersagli (2, 12, B) ha un secondo errore massimo di misura ed in cui il dato errore massimo di misura à ̈ uguale al maggiore tra il primo errore massimo di misura ed il secondo errore massimo di misura.
4. 4. Il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui la prima traccia bidimensionale comprende un primo vettore bidimensionale che rappresenta una prima posizione bidimensionale del primo bersaglio al dato tempo in un primo sistema di riferimento bidimensionale relativo del primo sensore di localizzazione di bersagli (2, 11, A); in cui la seconda traccia bidimensionale comprende un secondo vettore bidimensionale che rappresenta una seconda posizione bidimensionale del secondo bersaglio al dato tempo in un secondo sistema di riferimento bidimensionale relativo del secondo sensore di localizzazione di bersagli (2, 12, B); in cui eseguire un test di correlazione comprende: • verificare se il primo vettore bidimensionale ed il secondo vettore bidimensionale soddisfano una prima condizione in un dato sistema di riferimento tridimensionale; • se il primo vettore bidimensionale ed il secondo vettore bidimensionale soddisfano la prima condizione nel dato sistema di riferimento tridimensionale, verificare se il primo vettore bidimensionale, il secondo vettore bidimensionale e la data distanza (D) soddisfano una seconda condizione; • se il primo vettore bidimensionale, il secondo vettore bidimensionale e la data distanza (D) soddisfano la seconda condizione, verificare se, sulla base del primo vettore bidimensionale e del secondo vettore bidimensionale, una stessa quota (hO) viene determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale; e • se, sulla base del primo vettore bidimensionale e del secondo vettore bidimensionale, una stessa quota (hO) viene determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale, rivelare che il primo bersaglio ed il secondo bersaglio rappresentano uno stesso unico bersaglio (T, P) presente nella regione di copertura condivisa (15); ed in cui generare una traccia tridimensionale di detto stesso unico bersaglio (T, P) al dato tempo comprende: • generare una traccia tridimensionale di detto stesso unico bersaglio (T, P) al dato tempo comprendente una posizione tridimensionale di detto stesso unico bersaglio (T, P) al dato tempo nel dato sistema di riferimento tridimensionale, detta posizione tridimensionale comprendendo la stessa quota (hO) determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale.
5. 5. Il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore della rivendicazione 4, in cui verificare se il primo vettore bidimensionale ed il secondo vettore bidimensionale soddisfano una prima condizione nel dato sistema di riferimento tridimensionale comprende: • determinare una prima quantità indicativa di una direzione del primo vettore bidimensionale nel dato sistema di riferimento tridimensionale; • determinare una seconda quantità indicativa di una direzione del secondo vettore bidimensionale nel dato sistema di riferimento tridimensionale; e • verificare se la prima quantità e la seconda quantità soddisfano la prima condizione.
6. 6. Il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il primo vettore bidimensionale ha un primo modulo, in cui il secondo vettore bidimensionale ha un secondo modulo ed in cui verificare se il primo vettore bidimensionale, il secondo vettore bidimensionale e la data distanza (D) soddisfano una seconda condizione comprende: • verificare se il primo modulo, il secondo modulo, la data distanza (D) e rispettivi errori di misura in modulo di detti sensori di localizzazione di bersagli (2, 11, 12, A, B) soddisfano una relazione di disuguaglianza triangolare.
7. 7. Il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo una qualsiasi rivendicazione 4-6, in cui la prima traccia bidimensionale comprende anche un terzo vettore bidimensionale che rappresenta una prima velocità bidimensionale del primo bersaglio al dato tempo nel primo sistema di riferimento bidimensionale relativo; in cui la seconda traccia bidimensionale comprende anche un quarto vettore bidimensionale che rappresenta una seconda velocità bidimensionale del secondo bersaglio al dato tempo nel secondo sistema di riferimento bidimensionale relativo; ed in cui detta traccia tridimensionale generata comprende anche una velocità tridimensionale di detto stesso unico bersaglio (T, P) al dato tempo nel dato sistema di riferimento tridimensionale, detta velocità tridimensionale essendo determinata sulla base: • del primo vettore bidimensionale; • di una terza quantità che à ̈ legata alla stessa quota (hO) determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale e che à ̈ indicativa di una prima quota del primo bersaglio al dato tempo nel primo sistema di riferimento bidimensionale relativo; • del secondo vettore bidimensionale; • di una quarta quantità che à ̈ legata alla stessa quota (hO) determinata per il primo bersaglio ed il secondo bersaglio nel dato sistema di riferimento tridimensionale e che à ̈ indicativa di una seconda quota del secondo bersaglio al dato tempo nel secondo sistema di riferimento bidimensionale relativo; • del terzo vettore bidimensionale; e • del quarto vettore bidimensionale.
8. 8. Elaboratore elettronico (4) configurato per implementare il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente.
9. 9. Sistema di tracciamento tridimensionale multisensore (1) comprendente: • un primo sensore di localizzazione di bersagli (2, 11, A) che ha una prima area di copertura (13) e comprende un primo tracciatore (3) configurato per generare tracce bidimensionali di bersagli rivelati dal primo sensore di localizzazione di bersagli (2, 11, A); • almeno un secondo sensore di localizzazione di bersagli (2, 12, B) che ha una seconda area di copertura (14) parzialmente sovrapposta alla prima area di copertura (13), à ̈ distanziato dal primo sensore di localizzazione di bersagli (2, 11, A) di una data distanza (D) e comprende un secondo tracciatore (3) configurato per generare tracce bidimensionali di bersagli rivelati dal secondo sensore di localizzazione di bersagli (2, 12, B); e • l’elaboratore elettronico (4) della rivendicazione 8 accoppiato al primo tracciatore (1) ed al secondo tracciatore (3) per acquisire da questi le rispettive tracce bidimensionali generate.
10. 10. Programma software caricabile in una memoria di un elaboratore elettronico (4) e comprendente porzioni di codice configurate per implementare il metodo di tracciamento tridimensionale multisensore secondo una qualsiasi rivendicazione 1-7.