Metodi di Posizionamento

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1 Metodi di Posizionamento

2 Modi di posizionamento Determinazione di una posizione mediante GPS dipende: Accuratezza del dato ricercato Tipo di ricettore GPS Modi: Posizionamento assoluto Posizionamento relativo

3 Modi di posizionamento Nel posizionamento assoluto, la precisione passata da 100m (SA attivo) a 20m in orizzontale. Per determinare la posizione del ricevitore, necessitano: le coordinate dei satelliti presi nel messaggio di navigazione e e i codici d acquisizione del segnale di almeno 4 satelliti. La correzione dell errore di orologio può essere effettuata con la correzione indicata nel messaggio di navigazione La posizione è fornita in coordinate WGS 84

4 Modi di posizionamento Applicazioni che non richiedano una alta precisione de la misurazione escursioni mappe turistiche mappe militare a larga scala Nel posizionamento relativo, 2 ricevitori captano i stessi satelliti. Se insieme captano almeno 4 satelliti comuni la precisione passa al mm

5 Posizionamento assoluto POSIZIONAMENTO AUTONOMO (GPS Point Positioning) Tutti ricevitori del commercio Tracking di 4 satelliti Ricevitore ottiene le coordinate dei satelliti attraverso il messaggio di navigazione (C/A or P) Determinazione di 3 dati coordinate sconosciuti più un parametro di correzione di error di sincronizzazione degli orologi (satelliti e ricevitori) necessita di 4 satelliti Debole precisione in altezza dovuta all effetto geometrico del satellite

6 Posizionamento assoluto PPP Correzioni degli errori di ionosfera con precisione delle orologi Precisione dm-cm

7 Posizionamento relativo POSIZIONE RELATIVA Il posizionamento relativo si basa sull'osservazione simultanea di due o più ricevitori degli stessi satelliti. Devono essere visibili 4 satelliti comuni contemporaneamente. Si ottiene una precisione migliore si più satelliti sono visti. Può essere effettuato utilizzando misure di pseudo-range o misure di fase.

8 Posizionamento relativo POSIZIONE RELATIVA Rover o Remote ricevitore di posizione incongnita Un ricevitore fisso/ stazionare di posizione conosciuta

9 Posizionamento relativo POSIZIONE RELATIVA Nel posizionamento relativo, l'obiettivo è la determinazione della linea di base ("base-line"), ovvero delle componenti (ΔXAB,ΔYAB,ΔZAB) del vettore che unisce i vertici su cui stazionano contemporaneamente due ricevitori. Determinazione di B B coordinate incognite Linea di base A coordinate note

10 Posizionamento relativo Principio del metodo statico Determinazione dell ambiguità numero di cicli interi che copre la distanza satellitericevitore all inizializzazione Con il GPS si possono avere misure ridondanti in due modi: sessioni lunghe: le coordinate di un vertice sono ricavate da un unica baseline per un periodo lungo di tempo. Con il passare del tempo, si risolvono problema di geometria dei satelliti. Questo tipo di approccio è utilizzato quando sono richieste precisioni più elevate. schema a rete: nel vertice di cui vogliono conoscere le coordinate convergono più line di base. Questo metodo è generalmente applicato nei rilievi GPS per scopi topografici, dove si cercano precisioni cm e si deve rilevare un numero elevato di vertici. Con gli schemi a rete si ottimizzano quindi i tempi del rilievo, ottenendo tuttavia misure ridondanti.

11 1. Rilievo Statico Posizionamento relativo 1-Rilievo statico Dipende essenzialmente della misura di fase Nel rilievo statico della linea di baseline A-B, i due ricevitori devono stazionare su questi vertici per tutta la durata della sessione da 20mn a qualche ora, dipende della distanza tra base e remote Il ricevitore di base, può interfacciarsi con più ricevitori remoti dal momento che base e remoto vedono 4 satelliti comuni Il rilievo statico è quello che garantisce le maggiori precisioni (cm e sotto il cm) in quanto l'osservazione contemporanea rende possibile la differenziazione delle misure, e quindi l'eliminazione di molti errori. Inoltre si ha a disposizione un numero abbondante di osservazioni: con il passare del tempo, i satelliti si trovano in differenti posizioni. Nella maggiore parti dei casi, le misurazioni vengano effettuate ad un intervallo di 15-30

12 1-Rilievo statico Geometricamente è sempre possibile definire un numero di osservazioni necessario e sufficiente per determinare la posizione dei vertici Uso di osservazioni ridondanti Post-processing: dopo la misura in campo, i dati vengano processati dal ricevitore ad un PC Si arriva ad una precisione significativa se la distanza tra base e remote è sotto i 20km. Si ricorre ad eliminazione degli errori (ionosfera). Per distanza decisamente superiori, si potrebbe ricorrere all uso della tecnica PPP

13 1-Rilievo statico Viene usato in: rilevamento di punti per applicazioni cartografiche e topografiche reti geodetiche e topografiche di inquadramento reti locali o regionali per scopi geodetici o per il controllo di deformazioni, e nel caso di reti permanenti (GPS che osservano 24 ore su 24, tutti i giorni) studi sulle placche tettoniche

14 Posizionamento relativo 2-Rilievo statico rapido (fast) 2. Rilievo Statico rapido (fast) Dipende essenzialmente della misura di fase Tecnica similare a quella del rilievo statico. Il ricevitore di base, può interfacciarsi con più ricevitori remoti dal momento che base e remoto vedono 4 satelliti comuni Il rover rimane fermo per un corta periodo di tempo e si sposta verso un altro punto. Nella maggiore parti dei casi, le misurazioni vengano effettuate ad un intervallo di 5 secondi Il metodo è valido se i punti si trovano ad un raggio di 20km rispetto alla base

15 2-Rilievo statico rapido La base raccoglie i dati in continuo, il rover per un periodo inferiore a 20mn (2-10 mn in generale) Il rover può essere spento durante lo spostamento. Post-processing: i dati vengano processati dal ricevitore ad un PC Si arriva ad una precisione al cm (95%) Consente un elevata accuratezza fino una line base di 20 km ed è più rapido del metodo statico.

16 Viene usato per: istituire reti locali di controllo catasta topometria densificazione di geodosia 2-Rilievo statico rapido

17 Posizionamento relativo 3-Rilievo cinematico 3. Rilievo cinematico Dipende essenzialmente della misura di fase Il ricevitore base è fisso mentre il rover in movimento. L osservazione si fa prima con un inizializzazione. Le misurazioni vengano effettuate con un intervallo di qualche secondo (1-2 ) conservando il segnale con i satelliti su tutto il tragitto.

18 3-Rilievo cinematico Ci sono due varianti: Cinematica continua Il calcolo dei dati viene effettuato ad intervallo di tempo definito. Il rover è in movimento su una traiettoria Stop-and-Go L osservazione viene effettuata su punti precisi, il segnale è conservato tra i punti.

19 L inizializzazione puo farsi: 3-Rilievo cinematico Si osserva qualche minuta su una linea di base conosciuta, poi si parte in cinematica In modo statico rapido, si osserva per un per periodo di 1-15 mn ad una distanza di sotto 15km dalla basa, poi si parte in cinematica In movimento, quando l inizializzazione si fa anche se il ricevitore non è fisso.

20 3-Rilievo cinematico Problema Se il segnale viene interrotto, caso di ostacolo quali ponti, alberi, edifici elevati oppure si rileva un numero inferiore a 4 satelliti, lo strumento deve essere reinizializzato Risoluzione di alcuni problema del rilievo in movimento con la tecnica OTF (On The Fly), Viene usato per: rilievi di dettaglio acquisizione di coordinate in molti punti in rapida successione

21 4. RTK GPS Posizionamento relativo 4-RTK Dipende essenzialmente della misura di fase Tecnica valida per un raggio di 15-20km. Le coordinate del punto sconosciuto vengono elaborati in tempo reale Radio emettore

22 4-RTK Stessa frequenza di osservazione I dati vengono misurati e mandati dalla basa al rover via radio. I dati vengono processati in tempo reale sul rover. Si arriva ad una precisione di 10mm + 1ppm in orizzontale, 20mm + 1 ppm in vertical Precisione inferiore alla tecnica cinematica dovuto ai problema di trasmissione via radio (formattazione, pacchetti, trasmissione, decoding). Problema anche di interferenza con altri emittenti radio e al blocco della trasmissione Dati RTK vengono trasmessi a bps

23 Posizionamento relativo 5. Real Time Differential (DGPS) 5-DGPS Il DGPS (Differential GPS) è una tecnica di posizionamento GPS che sfrutta la capacità da parte di un ricevitore di calcolare la correzione da apportare alle misure di codice o di fase per ridurre gli errori presenti in esse e di inviare tale correzione ad un altro ricevitore.

24 5. Real Time Differential 5-DGPS Si richiedono con almeno 5 satelliti Le correzioni vengono trasmesse al rover nel formatto standard RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Service) Dati DGPS vengono trasmessi a 200 Kbps

25 Modi di posizionamento confronto

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