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Anno Accademico 2009/10
01LGJIT
Tecniche GPS per il telerilevamento atmosferico
Dottorato di ricerca in Ingegneria Elettronica E Delle Comunicazioni - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Notarpietro Riccardo ORARIO RICEVIMENTO     10 0 0 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
*** N/A ***    
Obiettivi dell'insegnamento
Uno dei problemi inerenti l'utilizzo del segnale GPS per scopi di 'precise positioning' è legato all'errore osservabile sulle misure di pseudodistanza o di carrier phase causato dalla propagazione del segnale all'interno dell'atmosfera terrestre. Nel ricavare la posizione di un qualsiasi punto sulla Terra, o comunque all'interno dell'atmosfera, si cerca infatti di compensare nel modo migliore possibile il ritardo di propagazione che caratterizza il segnale ricevuto, e questa compensazione viene fatta generalmente utilizzando un modello di atmosfera. Conoscendo invece con esattezza le posizioni assunte dal trasmettitore e dal ricevitore, l'incognita ricavabile dall'elaborazione dei dati GPS grezzi diventa proprio il ritardo di propagazione. La sua misura sistematica e la sua conseguente inversione può portare alla caratterizzazione del mezzo che l'ha causato, cioè dell'atmosfera terrestre.
Questo corso intende fornire una panoramica relativa alle tecniche di inversione utilizzate operativamente per questo particolare settore del remote sensing atmosferico. Verranno descritte, tra le altre, la tecnica del radio occultamento satellitare, applicabile quando il ricevitore è montato a bordo di un satellite, e la tecnica basata sulla tomografia, che permette di caratterizzare tridimensionalmente porzioni di atmosfera utilizzando i segnali ricevuti invece da piccole reti terrestri di ricevitori GPS.
Programma
Il corso sarà essenzialmente diviso in tre parti. Nella prima parte, introduttiva, verranno analizzati gli effetti atmosferici sulla propagazione di un segnale a radio frequenza: dal ritardo di propagazione, all'incurvamento delle traiettorie, ai problemi legati al multipath o al ducting atmosferico causati principalmente dal vapor d'acqua. Verrà poi brevemente descritto il sistema di navigazione satellitare GPS; particolare enfasi verrà posta nell'analisi dei principali osservabili GPS e delle tecniche necessarie per estrarre da questi i contributi atmosferici.
Nella seconda parte del corso verrà illustrata la tecnica di remote sensing atmosferico basata sul GPS che fa riferimento al radio occultamento. L'atmosfera può essere caratterizzata invertendo le misure di ritardo di fase effettuate sul segnale GPS ricevuto a bordo di un satellite (generalmente in orbita bassa), quando sta tramontando o sorgendo rispetto al trasmettitore. Verrà quindi delineata la teoria che sta alla base del radio occultamento, saranno descritte le tecniche di inversione utilizzabili, le applicazioni, i risultati ottenuti da missioni operative (come la missione tedesca CHAMP) e gli sviluppi futuri.
Nella terza parte verranno affrontate le problematiche e le tecniche applicabili quando il segnale viene ricevuto da Terra. In questo caso verranno descritti tre differenti approcci: è possibile infatti caratterizzare, e quindi monitorare, delle quantità integrali legate al ritardo di propagazione, in particolare la quantità totale di vapor d'acqua presente nelle varie tratte trasmettitore-ricevitore, legata a sua volta alla piovosità in caso di presenza di nubi; l'utilizzo di tecniche tomografiche permette inoltre la caratterizzazione di porzioni tridimensionali di atmosfera, considerando i segnali ricevuti da una rete di ricevitori GPS; è possibile infine tentare di ottenere informazioni sui profili atmosferici di indice di rifrazione (e quindi di temperatura, pressione e umidità) mediante tecniche di ottimizzazione.
In questa terza parte verranno anche forniti alcuni cenni teorici relativi alla soluzione dei problemi inversi.
Bibliografia
- W. Menke, Geophisical data analysis: discrete inverse theory, Academic Press, 1984.
- E. Kaplan, Understanding GPS: principles and applications, Artech House, 1996.
- O. I. Yakovlev, Space Radio Science, Taylor & Francis, 2002.
- G. Kirchengast, U. Foelsche, and A. Steiner, Occultations for Probing Atmosphere and Climate, Springer, 2004.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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