LTPA SOSO - VIDEO&RADIO MONITORING
0 - 100 Hz
0 - 24 kHz
ESEMPI & DOCUMENTAZIONE
(*) in collaborazione conWWW.VLF.IT
New Mexico, T. Ashcraft, 16/06/2010
New Mexico, T. Ashcraft, 17/08/2009
VEDI:
Marshall, R. A., Stanford University (2009)
“Very low frequency radio signatures of transient luminous events above thunderstorms” (tesi)
CIPH-BIBLIOGRAPHY
search: VLF
METEORA
Una firma nel campo radio ELF, VLF e ULF è riconoscibile anche per eventi sismici, tanto che una buona parte del lavoro di ricerca per individuare possibili precursori sismici indaga in questo settore della radiazione elettromagnetica. Nell’elenco classificatorio delle LTPA (Luminous Transient Phenomena in Atmosphere) si collocano anche le cosiddette “luci sismiche”, EQL, Earth Quake Lights
Nel 2007 abbiamo installato in Norvegia, ad Hessdalen, un LNVA, identico a quello ora collocato a Idice (S.Lazzaro di Savena, Bologna), per analizzare l’eventuale controparte radio di LTPA [vedi Romero & Monari (2005) e qui;
© CIPH-SOSO Giugno 2012
osservazione multistrumentale automatizzata
correlazioni nel campo ottico e radio su TLE
OSSERVAZIONE OTTICA
All’interno di IMTN, Nico Montigiani ha progettato e realizzato
TLE TRACKER
un sistema robotizzato di posizionamento di uno strumento, nel nostro caso una telecamera, sia in orizzontale che in verticale: pan tilt.
Il pan tilt alloggia una delle nostre telecamere con custudia, ed è collegato al PC tramite una interfaccia parallela (I/O) che colloquia con un software in Visual Basic che a sua volta analizza delle mappe di fulminazioni scaricate in real time via web dal sito dell’Aeronautica Militare Italiana. Analogo sistema TLE TRACKER e’ stato recentemente realizzato dalla stazione di monitoraggio di IMTN-Ferrara3-TLEtracker
L’analisi delle mappe via software rileva la direzione delle maggiori attività elettriche.
Se tale direzione rientra nei limiti di posizionamento
prestabiliti, il software comanda il rotore puntando la telecamera nella direzione individuata.
Il sistema di alert è scattato. Il controllo manuale della registrazione video individua o meno i TLE e grazie ai dati forniti individua la zona geografica. L’allarme ora viene trasmesso al network
Il sistema di monitoraggio radio controlla le registrazioni all’ora degli eventi registrati e trasmette i risultati al network.
UNA ESPERIENZA REALE 29 GIUGNO 2010 - REPORT PRELIMINARE (aggiornamenti: seguire il FORUM IMTN)
alle ore 20:45 (UTC, ore 22:45 locali), la mappa CNMCA del servizio meteo dell’Aeronautica Militare indica una attività favorevole al verificarsi di TLE. La situazione è la seguente ed interessa il nord-ovest tra Lombardia e Piemonte
LA CATTURA Il TLE TRACKER, dalla sua postazione a Scandicci (FI) (43,767°N 11,1557°E) legge la mappatura CNMCA e il software di gestione posiziona la telecamera nella zona d’interesse.
Alle ore 20:46:25 (UTC, ore 22:46:25 locali) il sistema TLE TRACKER si trovava nella procedura di monitoraggio automatico di UFOcapture (SONOTACO), un pachetto software giapponese di monitoraggio molto diffuso tra amatori e professionisti che si occupano di eventi meteorici e fenomeni transitori in atmosfera. E registra un TLE.
Nico Montignani lancia un comunicato al network IMTN e stabilita la zona geografica si coinvolgono alcune stazioni di radiomonitoraggio VLF locali.
La stazione di Cumiana (TO) (44,96° N 7,42° E) del circuito OPEN LAB di RADIO WAVES below 22kHz, che si occupa delle emissioni nelle Very Low Frequency (VLF), coordinata da Renato Romero risponde immediatamente e positivamente.
Si evidenzia la firma del TLE, il transitorio di campo magnetico dal quale ha avuto origine il Transient Luminous Event.
IMTN (ITALIAN METEOR and TLE NETWORK) è una rete di sorveglianza NAZIONALE di studio dei fenomeni dell'alta atmosfera, in genere localizzati tra i 20 e i 120 km di quota, rispetto alla superficie terrestre. Nata ufficialmente nel GENNAIO 2009, è formata da stazioni permanenti (e mobili), VIDEO e RADIO, attive 24/24h ogni giorno, per tutto l'anno, ed è gestita da studiosi del settore, ricercatori universitari, semplici appassionati, da Ass. scientifiche ed Enti di ricerca Nazionali e Internazionali.
I fenomeni che maggiormente coinvolgono l'attività del network sono le meteore e relativi sciami, i bolidi e superbolidi, e i TLE (Transient Luminous Events). Ad ogni tipologia di fenomeno è dedicata una sezione del sito ma chi fosse interessato ad approfondire i singoli argomenti è invitato ad iscriversi al forum e a partecipare alle discussioni in corso.
Vista la distanza che spesso intercorre fra le varie stazioni, era necessario individuare un modo per poter interagire fra tutti i partecipanti nel modo più efficace possibile. E' così che il principale strumento di comunicazione del network è divenuto appunto il forum, in quanto contenitore ideale per condividere informazioni e scambi di idee, visibili in qualunque momento e conservabili nel tempo.
Si è inoltre potuto verificare che anche in componente elettrica, il TLE è ben visibile.
Il segnale è stato ricevuto con una antenna marconiana da 11m di altezza e cappello doppio di 45 mt in dotazione della stazione piemontese.
In questo caso nel momento del TLE l'epicentro del temporale si era spostato ed il sistema stava nuovamente funzionando in regime lineare. A differenza del campo magnetico, in elettrico si nota una singola cuspide di segnale, mentre la seconda, che in magnetico è bene evidente, qui è appena visibile.
VLF.it si occupa particolarmente anche di precursori sismici. Renato Romero ne parla in questo servizio (con un accenno anche ai fulmini)
© 2010 vlf.it - Romero
© 2010 vlf.it - Romero
© 2010 vlf.it - Romero
© 2010 vlf.it - Romero
© 2010 vlf.it - Romero
Per approfondire: breve elenco di alcuni contibuti sul soggetto VLF & TLE scaricabili in internet
Minimum sprite plasma density as determined by VLF scattering (2001)
Dowden, R. L.; Rodger, C. J.; Nunn, D.
Gerken, Elizabeth A. & Inan, Umran S.
Early VLF perturbations observed in association with elves (2006)
A . Mika, C. Haldoupis, T. Neubert, H. T. Su, R. R. Hsu, R. J. Steiner, and R. A. Marshall
Sushil Kumar, Sushil, Kumar, Abhikesh and Rodger, Craig J.
Very low frequency radio signatures of transient luminous events above thunderstorms [thesis] (2009)
Authors: Marshall, Robert Andrew
Analisi preliminare della direzione sprite con UFOAnalyzer:
© 2010 Montigiani - IMTN
© 2010 Montigiani - IMTN
Antenna doppio loop per monitorare la componente magnetica delle VLF nelle direttrici N-S ed E-W
La prima esperienza: Progetto VLF-Idice (CIPH-SOSO) (*)
di Massimo Silvestri (2011)
Dopo il funzionamento ininterrotto di SOSO (Smart Optical Sensors Observatory), sistema di video sorveglianza e registrazione di fenomeni luminosi in atmosfera (bolidi, meteore, TLE (Transient Luminous Events) dal 2007, si è giunti ad un ulteriore traguardo del progetto con l'affiancamento di tre ricevitori per segnali VLF (0-22 Khz); uno per la componente elettrica e due ricevitori per la parte magnetica con antenne loop disposte ortogonalmente.
Nel 2007 quando prese il via il progetto SOSO una delle caratteristiche peculiari che il sistema doveva possedere, oltre alla principale caratteristica di video motion detection (rilevamento dei movimento e relativa registrazione della sequenza video); vi è quella di poter attivare altri strumenti ad essa asservita per poter eseguire ulteriori misure.
La strumentazione attivata da SOSO non è limitata ad altri dispositivi di tipo ottico; attraverso l'utilizzo di una serie di comandi eseguiti attraverso la consolle (sh, bash) e l'ausilio di attuatori elettronici si potranno attivare e comandare tutta una serie di strumenti che, ha discrezione dei ricercatori, serviranno a migliorare la comprensione del fenomeno osservato.
Passiamo ora a vedere quanto si è realizzato presso la sede di Idice.
Da tempo è nata, in seno al CIPH, l'esigenza di poter monitorare eventuali emissioni radio in banda VLF correlate ai fenomeni osservati come bolidi, e TLE in generale per una raccolta sistematica di dati da poter affiancare alle riprese video e permettere una migliore comprensione del fenomeno osservato (si rimanda al database bibliografico curato dal CIPH per una lista di pubblicazioni scientifiche inerenti all'argomento trattato).
Si è quindi provveduto ad installare un ricevitore LNVA 24 -20 per la componente elettrica e un doppio ricevitore easy-loop per la componente magnetica della banda VLF monitorata. L'antenna per LNVA 24 – 20 è costituita da una antenna filare di 8 metri di lunghezza posta a 3,3 metri d'altezza, mentre l'antenna per il doppio ricevitore di campo magnetico è rappresentata da una doppia loop, di forma quadrata, montate ortogonalmente, di 1 metro di lato e realizzate con un avvolgimento di 101 spire per ciascuna loop. Il ricevitore LNVA è stato progettato e realizzato da Renato Romero (IK1QFK) e fornitoci già montato e collaudato; mentre i ricevitori easy-loop, sempre progettati da Renato e Marco Bruno (IK1ODO), sono stati costruiti seguendo le specifiche presenti nel suo sito www.vlf.it, interamente dedicato alle emissioni naturali in banda ULF, ELF e VLF; miniera inesauribile sia di articoli tecnici che di analisi dei segnali rilevati.
I ricevitori (LNVA e Easy-loop) hanno la funzione di condizionare il segnale proveniente dalle antenne (amplificazione e filtraggio) e di inviarlo direttamente alle schede audio dei PC per la conversione analogico-digitale e la post elaborazione (si rimanda al sito di Romero per una esaustiva descrizione dei ricevitori impiegati). I due PC impiegati (uno dedicato al ricevitore LNVA e l'altro con una doppia scheda audio per le componenti magnetiche Nord-Sud ed Est-Ovest) sono equipaggiati con processori P4 1,6 Ghz e 1 Giga di ram; mentre il sistema operativo è Windows XP.
Si è optato per Windows Xp e non per Linux in quanto si è utilizzato per l'acquisizione e l'elaborazione dei segnali Spectrum Lab (SL) software incredibilmente articolato e dalle funzionalità in continua evoluzione scritto e aggiornato da Wolfgang Büscher
(DL4YHF)
Un'altra funzione fondamentale, fornita da SL e utilizzata per la realizzazione del connubio SOSO-VLF, è la possibilità di attivare la registrazione dei segnali provenienti dai ricevitori tramite un segnale di trigger esterno generato dal sistema SOSO ogni volta che si è in presenza di un allarme video. Questa funzione ha inoltre la possibilità di impostare sia un tempo di pre-trigger che di post-trigger che permette di salvare in formato wav o raw sia gli istanti che precedono l'evento che la coda post-conclusiva.
Per realizzare questa attività i segnali provenienti dai ricevitori sono stati collegati ai canali dx di ciascuna scheda audio, mentre sui tre canali sx viene portato il segnale di trigger generato dal SOSO.
Spectrum Lab viene configurato in modalità 16 bit stereo con solamente il canale dx utilizzato per condizionare e analizzare i segnali ricevuti, mentre il sinistro e' utilizzato come trigger durante le sessioni osservative di SOSO.
Nel mondo Linux esistono vari tool a riga di comando che generano un segnale audio totalmente configurabile. Fra le varie opzioni messe a disposizione dal mondo dell'open source si è scelto Tonegen, fornito tramite sorgenti e facilmente compilabile per qualsiasi piattaforma Linux.
Tonegen permette di settare a piacimento i diversi parametri per la creazione del tono di trigger. Si è scelto di generare un tono sinusoidale a – 20 dB e 809 Hz di frequenza con durata di 1 secondo. La frequenza è stata scelta, su suggerimento di Romero, con un valore uguale ad un numero primo in maniera da identificarla immediatamente sia nella sua componente fondamentale che nelle sue eventuali armoniche, nel caso di interferenze fra i canali audio.
Il tono viene generato attraverso motion (comando: tonegen -a -20 -d /dev/dsp0 -f 809 -r 8000 -t 1) ogni volta che viene rilevato un movimento video tale da innescare un allarme.
Attualmente si sta testanto la configurazione di 3 secondi di pre-trigger e 7 secondi di post-trigger che sommati alla durata del segnale di trigger di 1 secondo generano dei file wave di circa 2,2 M b per ciascun allarme. In questa modalità il canale sinistro contiene l'istante esatto di inizio allarme.
Il file audio viene nominato con la data e l'ora esatta in cui è stato generato (formato YYYY_MM_DD_hh_mm_ss.wav) permettendo di associarlo velocemente al video corrispondente.
Oltre a questa configurazione, si stanno salvando, ogni 4 ore i jpg delle schermate di SL (con opportuni valori di waterfall scroll) in maniera da creare una banca dati su cui poter attingere in futuro eventuali dati utili per confronti con altre stazioni di monitoraggio impegnate in ricerche non strettamente legate ai bolidi e ai TLE alle quali il CIPH partecipa.
Sempre nell'ottica del creare un archivio storico di dati si provvede anche al salvataggio dei segnali provenienti dai ricevitori in file di 1 ora ciascuno in formato wave trasformati in mp3 per questioni di stoccaggio dei dati.
Rigraziamenti (Special Thanks) .
A conclusione di questa presentazione sul progetto SOSO-VLF non potevo non ringraziare l'instancabile e paziente Renato Romero (IK1QFK) che mi ha messo a disposizione le sue conoscenze aiutandomi ha realizzare e organizzare la stazione di Idice. Tra l'altro grazie alle lunghe chiacchierate notturne attraverso chat e mail sono riuscito a comprendere in breve tempo le enormi potenzialità di Spectrum Lab districandomi fra le mille possibilità d'utilizzo di questo software estremamente articolato e sempre aggiornato di nuove funzioni.
In ultimo, ma non ultimo, un grazie a Wolfgang Büscher (DL4YHF) per l'ottimo software liberamente distribuito e messo a disposizione di tutti; per l'instancabile attività d'aggiornamento e ampliamento delle funzionalità e la costante disponibilità nel raccogliere suggerimenti e richieste da parte degli utilizzatori.
Falcinelli (2005)], riposizionato ELFO, uno dei primi strumenti italiani ad Hessdalen, e un RADAR UHF, progettato e realizzato dal team di Medicina. Tutto come continuità del progetto di ricerca partito nel 2000, che ha prodotto numerosi lavori su riviste e sul WEB, progetto riconfermato nel 2006 all’International Project Hessdalen Workshop.
Tutte esperienze e realizzazioni replicate nel sistema mobile HeRA-CIPH-SOSO in fase di continuo test prima della sua definitiva collocazione in Norvegia.
(*) La stazione SOSO IDICE è stata chiusa e trasferita a Medicina, nello shelter di HeRA-SOSO
A maggio 2012 sono stati riattivati i ricevitori VLF (LNVA 24-20 e un doppio ricevitore easy-loop ortogonale) presso la stazione sperimentale HeRA-SOSO di Medicina (BO).
L'iniziativa risponde all’obiettivo di ripartire con le osservazioni nel campo delle VLF basandoci sulle esperienze acquisite presso il sito di Idice e di ampliarle con l'introduzione di nuove strumentazioni, come ad esempio il ricevitore ULFO per il monitoraggio delle frequenze ultra basse da 0,1 a 30 Hz.
L'affiancamento di questi ricevitori alla strumentazione ottica già operante in loco (SOSO e SOSO-Tracker ) non è da intendersi solamente come subordinata a registrare quelle emissioni ULF-VLF derivanti da eventuali fenomeni osservati in campo ottico (bolidi, meteore, TLE) e triggerati da allarmi provenienti dalle strumentazioni ottiche. L'intento è quello di realizzare un osservatorio permanente nel campo delle ULF-VLF per monitorare e registrare i dati in modo costante rendendo poi disponibili le registrazioni ai ricercatori interessati.
Le registrazioni resteranno archiviate per alcuni mesi su hard-disk e serviranno non solo per lo studio delle emissioni causate da bolidi e TLE, ma anche per altri settori della ricerca come ad esempio i precursori elettromagnetici dei terremoti o lo studio della ionosfera.
Allo stato attuale il ricevitore LNVA 24-20 è abbinato ad una antenna a stilo verticale di 1,5 metri. In un prossimo futuro, non appena saranno conclusi alcuni lavori presso lo shelter, si provvederà a riattivare anche l'antenna a filo di 8 metri di lunghezza.
Massimo Silvestri (2012)
lo shelter HeRA-SOSO
