Questo articolo è stato scritto in collaborazione con Matteo Cirenza, Veronica Civerchia, Lorenzo Fiorentini, Lisa Incollingo e Ilaria Lepori.
Il LIDAR (LIght Detection And Ranging o Laser Imaging Detection And Ranging) è una tecnica che permette, utilizzando un raggio laser, di determinare la distanza a cui si trova un’oggetto analizzando la radiazione riflessa dall’oggetto stesso ma la stessa tecnica può essere usata per ricavare informazioni sulla composizione del mezzo attraversato dall’onda riflessa. In pratica è uno strumento di telerilevamento attivo che ha varie applicazioni (per esempio, la stima di profili verticali di aerosol – le polveri -, del vapore d’acqua, della temperatura e delle nubi). In generale è costituito da una sorgente laser e da uno o più telescopi che hanno lo scopo di misurare la radiazione laser retrodiffusa.
L’apparato installato presso ARToV
Nell’apparecchiatura costruita e installata nell’Area di Ricerca di Tor Vergata (ARToV – http://lidar.artov.isac.cnr.it/#instr_descr) la parte ricevente e’ costituita da un insieme di undici telescopi. Il sistema utilizza due fasci a 532nm e 355nm. La radiazione verde (532nm) viene utilizzata per recuperare l’aerosol e la temperatura utilizzando il segnale di backscattering elastico; la radiazione ultravioletta (UV, 355nm) è invece usata per produrre e rilevare i segnali di backscattering Raman-shift, originati sia dall’azoto (387 nm) che dal vapore acqueo (407 nm).
Il ricevitore lidar è un sistema multi-canale, ciascun canale ha la sensibilità appropriata per sondare un sotto-intervallo di altitudine diverso.
All’inizio di una sessione di osservazione la posizione ottimale degli specchi e degli apparati ottici è dedotta e ottimizzata a partire dalle caratteristiche del sistema. Nel corso della sessione però variazioni disomogenee di temperatura e altri effetti fanno sì che il sistema debba essere riallineato frequentemente. Allo stato attuale, l’operazione di riallineamento è gestita da un operatore esperto che ottimizza la quantità e la forma del segnale ricevuto spostando in modo opportuno i telescopi riceventi.
Il problema da risolvere
Il compito che ci è stato affidato dall’Istituto e dal tutor esterno è quello di sviluppare un algoritmo che esegua automaticamente l’operazione di riallineamento, cercando una procedura ottimale che utilizzi il minor numero di passaggi possibile. Il problema è facilmente scomponibile in fasi via via più complesse. Nella prima si ricerca un algoritmo che allineai un solo telescopio ricevente. Si tratta, quindi, di costruire un segnale opportunamente disturbato e scrivere una procedura che sposti l’unico telescopio nel punto in cui il segnale è massimo.
