Posizionamento e Navigazione: attività del Laboratorio di Topografia

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1 Posizionamento e Navigazione: attività del Laboratorio di Topografia Fabio Radicioni Università degli Studi di Perugia

2 EPN 1997 L Università di Perugia ha installato la prima stazione permanente in Umbria (UNPG) Dal 1997 UNPG fa parte della rete EUREF EPN 2

3 UNPG: ricerca ITRS ETRS89 3

4 1999: Rete LabTopo La rete LABTOPO, nata partendo da UNPG, comprende attualmente 21 stazioni in Umbria e regioni limitrofe, di proprietà di soggetti pubblici e privati Finalità: - archiviazione e distribuzione dei dati dei soggetti coinvolti - supporto alla ricerca in vari settori - sperimentazione e diffusione di tecniche di posizionamento satellitari Ricevitori tutti GPS+GLONASS Centro di raccolta e analisi dei dati a Perugia (DICA - Facoltà di Ingegneria) Funzionamento attuale: fornitura di files RINEX per post-processamento a 30s, 5s, 1s 4

5 LabTopo: LabTopo ricerca 5

6 2004: gpsumbria 5 stazioni preesistenti (gestione Università di Perugia) 5 nuove stazioni realizzate dalla Regione Totale 10 stazioni (a Perugia stazione doppia per backup e controllo integrità dati) Centro di controllo a Perugia (Università) Interdistanza media stazioni ~ 40 km: densità più elevata rispetto ad altre reti, è una scelta di progetto che comporta alcuni sensibili vantaggi: possibilità di soluzioni NRTK anche in caso di malfunzionamento di una o più stazioni possibilità di soluzioni RTK < 20 km in caso di malfunzionamento del centro di controllo riduzione dei tempi di fissaggio ambiguità Rete progettata per fornire servizi 24/24 h: servizi in post-processamento (max 1 Hz) Servizi in tempo reale (NRTK) 6

7 2004: gpsumbria Hardware Stazioni Permanenti Ricevitori GPS+GLONASS doppia frequenza (Topcon Odyssey RS) Antenne choke-ring Topcon CR-3 calibrate PC server locale con mirroring Collegamento a rete intranet della regione (Com.Net siti ubicati presso sedi comunali) con doppio IP (Ethernet del ricevitore e PC locale) Orologio al rubidio Stazione meteo Hardware Centro Controllo Dati per Post-processamento: Server per archiviazione dati (NAS) e Server di distribuzione web (Linux) Dati per il Tempo Reale: Server per calcolo rete in R.T. e server per la distribuzione delle correzioni in R.T. 7

8 2004: GPSUmbria In attesa di una definitiva regolamentazione del servizio l accesso ai dati RINEX per postprocessamento a intervalli di 30s, 5s e 1s è attualmente libero Il sito oltre ai dati contiene le monografie delle stazioni con le coordinate ETRF89 (IGM95), IGb00, Roma40 e ED50 8

9 GPS: Sviluppi Sistema di Posizionamento europeo GALILEO 9

10 Integrazione GPS/INS PROPRIETA INS GPS Alta ( Hz) Bassa (1-10 Hz) Accuratezza a lungo termine Bassa Alta Accuratezza a breve termine Alta Alta Unità autonoma Dipendente dalla diretta osservabilità dei satelliti Preciso ed affidabile Dipendente dall ambiente Frequenza output Indipendenza Capacita di misurare l assetto GPS e INS hanno caratteristiche complementari 10

11 Integrazione GPS/INS FILTRO DI KALMAN PER NAVIGAZIONE GPS/INS Loosely Coupled INS Utente inerziale Pos & Vel Utente Migliore stima + Pos & Vel Stime degli errori Pos & Vel Inerziali Errori di Misura + GPS Filtro di Kalman GPS Pos & Vel Errori GPS meno errori INS ( vere ) Differenze di Pos & Vel in uscita I modelli statistici consentono una stima ottima degli errori del GPS E INS 11

12 Integrazione GPS/INS FILTRO DI KALMAN PER NAVIGAZIONE GPS/INS Utente inerziale INS Tightly Coupled Pos & Vel Pos & Vel Utente Migliore stima + - Stime degli errori Predizione Range & Doppler Residui Range & + Doppler Utente Pos & Vel Filtro di Kalman Effemeridi GPS Range & Doppler misurati Misura degli errori GPS meno gli errori predetti INS( vere differenze di range e Doppler in uscita) I modelli statistici consentono una stima ottima degli errori del GPS E INS 12

13 Integrazione GPS/INS: sperimentazione 1 (OXTS rt3040) Università di Perugia Italeco S.P.A. 13

14 Integrazione GPS/INS: sperimentazione 2 (POSLV DMI). Pos & Vel. Biases (derive). Angoli di orientamento Università di Perugia Italeco S.P.A. 14

15 POS (GPS+IMU): parametri cinematici con continuità 15

16 MMV: altri sensori (Camere, laser scanning.) Sistema di posizionamento ed assetto GPS+ INS (POS) Genera informazioni continue sulla posizione (X,Y,Z) e l assetto (ω,θ,κ) del veicolo anche in condizioni di difficile ricezione GPS; Dati cinematici ad alta frequenza (200 Hz); Opera con la normale velocità del traffico; Dati cinematici in Real Time o in post elaborazione (accuratezza massima) POS integrato con altri sensori per la cattura di informazioni georeferenziate (Camere, LIDAR.) GeoMòbil Institut Cartografic de Catalunya Con gli elementi di orientamento esterno (X,Y,Z; ω,θ,κ) (fotogrammi e immagini LIDAR) Cattura di dati GIS (automatica e manuale) Catasto strade analisi della pavimentazione stradale (geometria, condizioni, rotture,. ) Aggiornamento dati GIS semplice e veloce 16

17 DARPA: 2007 Urban Challange (3 nov Victorville,Ca) 1 Tartan Racing Carnegie Mellon University Pittsburg, Pennsylvania 2 Stanford Racing Stanford University Palo Alto, California Entrambi equipaggiati con tecnologia POSLV - Applanix 17

18 Programma 18

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