Capitolo 2: Concetti Fondamentali

Questo capitolo descrive i concetti teorici e le convenzioni di base che governano il funzionamento del Radar Target Simulator. Una comprensione solida di questi principi è essenziale per utilizzare l'applicazione in modo efficace e per interpretarne correttamente i risultati.

2.1. Scenario, Target e Traiettoria

L'applicazione organizza i dati secondo una struttura gerarchica semplice ma potente:

Scenario: È il contenitore di livello più alto. Rappresenta una singola sessione di test e contiene una collezione di uno o più target. Ogni scenario ha un nome univoco che permette di salvarlo e ricaricarlo.
Target: Rappresenta un singolo oggetto (es. un aereo, un missile) che il simulatore deve muovere. Ogni target è definito da:
- Un ID numerico univoco.
- Una serie di attributi di stato (attivo, tracciabile).
- Una traiettoria che ne descrive il movimento nel tempo.
Traiettoria: È una sequenza ordinata di Waypoint che definisce il percorso di un target. La traiettoria non è un semplice elenco di coordinate, ma una serie di istruzioni di manovra.
Waypoint (o Punto di Manovra): È il blocco costruttivo fondamentale di una traiettoria. Ogni waypoint descrive un segmento di volo o una manovra specifica. L'applicazione supporta diversi tipi di manovra (ManeuverType), tra cui:
- Fly to Point: Usato tipicamente come punto di partenza, definisce una posizione iniziale in coordinate polari (range, azimut, altitudine) e uno stato cinematico iniziale (velocità, heading).
- Fly for Duration: Istruisce il target a mantenere una velocità, un heading e un'altitudine costanti per una durata di tempo specificata.
- Dynamic Maneuver: Permette di simulare manovre complesse applicando accelerazioni (longitudinali, laterali e verticali) per una data durata.

Quando una simulazione viene avviata, il SimulationEngine calcola in anticipo il percorso completo (un elenco di punti (t, x, y, z)) per ogni target, interpolando o campionando le manovre definite dai waypoint. Questo percorso pre-calcolato diventa la "ground truth" per la durata della simulazione.

2.2. Il Sistema di Coordinate

La gestione corretta dei sistemi di coordinate è l'aspetto tecnicamente più critico dell'applicazione. È fondamentale per garantire che il movimento simulato sia realistico e indipendente dai movimenti dell'ownship (la nostra piattaforma).

2.2.1. Il Problema: Un Sistema di Riferimento Relativo

Un approccio ingenuo potrebbe calcolare la posizione dei target sempre in modo relativo alla posizione corrente dell'ownship. Questo porterebbe a un comportamento irrealistico: se l'ownship virasse a destra, l'intera scena simulata ruoterebbe solidalmente con esso, come se i target fossero "incollati" a un sistema di riferimento centrato sull'aereo. Questo è fisicamente scorretto, poiché le traiettorie dei target nel mondo reale sono indipendenti dai movimenti dell'osservatore.

2.2.2. La Soluzione Adottata: Il "Simulation Frame"

Per risolvere questo problema, abbiamo introdotto il concetto di un sistema di riferimento fisso per la simulazione, chiamato "Simulation Frame".

Snapshot a T=0: Nel momento esatto in cui l'utente avvia la simulazione, il SimulationController cattura lo stato corrente dell'ownship (posizione (x, y) e heading assoluti nel mondo) fornito dal sistema reale.
Origine Fissa: Questo snapshot viene salvato nello SimulationStateHub come "origine della simulazione". Questa origine diventa un punto di riferimento immutabile per tutta la durata della sessione.
Calcolo delle Traiettorie: Il SimulationEngine calcola e aggiorna le posizioni di tutti i target simulati all'interno di questo Simulation Frame. Per convenzione, l'origine (0,0) del Simulation Frame corrisponde alla posizione dell'ownship a T=0, e il suo asse Y è allineato con l'heading dell'ownship a T=0.
Trasformazione per la Visualizzazione: Per disegnare i target sulla PPI, il ppi_adapter esegue una trasformazione in tempo reale: a. Prende la posizione di un target nel Simulation Frame. b. La ruota e la trasla utilizzando i dati dell'origine della simulazione per convertirla in una posizione assoluta nel "mondo". c. Calcola la sua posizione finale relativa alla posizione corrente dell'ownship per la corretta visualizzazione sulla PPI.

Nota sulla convenzione degli assi: l'allineamento degli assi cartesiani e la convenzione di segno per azimuth/heading seguono la convenzione del server (0° = Nord, angoli positivi in senso antiorario). Eventuali aggiustamenti (ad es. inversione di segno in ingresso) vengono normalizzati dal ppi_adapter in fase di trasformazione.

Questo approccio garantisce che le traiettorie simulate si evolvano in un sistema di coordinate stabile e inerziale, mentre l'ownship è libero di muoversi nel mondo come dettato dai dati di navigazione reali.

2.2.3. Dati Simulati vs. Dati Reali

Lo SimulationStateHub mantiene due storie separate per ogni target ID:

Dati Simulati: La "ground truth" generata dal SimulationEngine, espressa nel Simulation Frame.
Dati Reali: Le posizioni dei target ricevute dal sistema radar, espresse in coordinate assolute del mondo.

Questa separazione è ciò che permette all'applicazione di confrontare i due flussi di dati e calcolare le metriche di errore di tracciamento.

2.3. Modalità di Visualizzazione PPI

Il PPI Display supporta due modalità di visualizzazione standard per orientare l'operatore.

(Placeholder per l'immagine)

Descrizione dell'Immagine: modalita_ppi.png Qui ti aspetti di vedere due cerchi PPI affiancati che mostrano la stessa situazione tattica. Per esempio, l'ownship ha un heading di +45° (Nord-Est) e un target si trova a Nord.

PPI a Sinistra (North-Up):
- La griglia ha lo 0° in alto.
- L'icona dell'ownship al centro è ruotata di 45° verso destra.
- Il settore di scansione è anch'esso ruotato di 45° a destra.
- Il target è disegnato in alto, sulla linea dei 0°.
PPI a Destra (Heading-Up):
- L'icona dell'ownship e il settore di scansione sono fissi e puntati in alto.
- La griglia è ruotata di -45° (in senso orario). La tacca dei 0° (Nord) si trova in basso a destra.
- Il target è disegnato in alto a sinistra, a un angolo di -45° rispetto alla linea di fede superiore.

2.3.1. North-Up (Nord in Alto)

Questa è la modalità "mappa". L'orientamento del display è fisso, con la linea dei 0° che punta sempre verso il Nord geografico.

Griglia PPI: Fissa, con 0° in alto.
Elementi dell'Ownship (Icona, Settore Radar): Ruotano per riflettere l'heading corrente dell'aereo. Questo permette all'operatore di vedere la propria orientazione rispetto al mondo esterno.
Mondo Esterno (Target, Tracce): Disegnato a coordinate assolute sulla mappa fissa.

2.3.2. Heading-Up (Prua in Alto)

Questa è la modalità "vista dal cockpit". L'orientamento del display è dinamico e allineato con la prua dell'aereo. La linea dei 0° del display rappresenta sempre la direzione in cui l'aereo sta andando.

Griglia PPI: Ruota in senso opposto alle virate dell'aereo per mantenere l'heading allineato in alto.
Elementi dell'Ownship (Icona, Settore Radar): Fissi, puntati verso l'alto.
Mondo Esterno (Target, Tracce): Ruota solidalmente con la griglia.

La corretta implementazione di queste due modalità è fondamentale per fornire all'operatore una consapevolezza situazionale accurata.

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