Glossario

Atteggiamento nella navigazione

Nella navigazione, l'assetto si riferisce all'orientamento di un veicolo o di un oggetto rispetto a un quadro di riferimento fisso, tipicamente definito da tre assi di rotazione: beccheggio, rollio e imbardata.

AHRS - Sistema di riferimento di assetto e direzione

L'Attitude & Heading Reference System (AHRS) è una tecnologia fondamentale per la moderna navigazione aerea e marittima. Fornisce informazioni essenziali sull'orientamento e la direzione di un aereo o di un'imbarcazione, garantendo una navigazione sicura e accurata.

IMU - Unità di misura inerziale

Le unità di misura inerzialiIMU) sono componenti fondamentali dei moderni sistemi di navigazione e tracciamento del movimento. Un'unità di misura inerzialeIMU) è un dispositivo elettronico che misura e riporta la forza specifica di un corpo, la velocità angolare e talvolta il campo magnetico che lo circonda, utilizzando una combinazione di accelerometri, giroscopi e talvolta magnetometri. Le IMU sono fondamentali per tracciare e controllare la posizione e l'orientamento di vari oggetti, da aerei e navi a smartphone e controller di gioco. Esistono diversi tipi di sensori IMU : quelli basati su FOG (Fiber Optic Gyroscope), gli IMU RLG (Ring Laser Gyroscope) e infine gli IMU basati sulla tecnologia MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems). Questa tecnologia consente di ridurre i costi e i requisiti di potenza, pur garantendo le prestazioni. I sistemi basati sui MEMS combinano quindi alte prestazioni e bassissima potenza in un'unità più piccola.

INS - Sistema di navigazione inerziale

Il sistema di navigazione inerzialeINS), chiamato anche INS, è un dispositivo di navigazione che fornisce rollio, beccheggio, direzione, posizione e velocità. Questa sofisticata tecnologia determina la posizione, l'orientamento e la velocità di un oggetto senza affidarsi a riferimenti esterni. Questa soluzione di navigazione autonoma è fondamentale in diverse applicazioni, dall'aerospaziale alla difesa, dalla robotica ai veicoli autonomi.

RTK - Cinematica in tempo reale

L'RTK, o Real Time Kinematics, è una sofisticata tecnologia di posizionamento utilizzata per ottenere dati di localizzazione GNSS di alta precisione in tempo reale.

RTCM - Commissione tecnica radio per i servizi marittimi

RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) è un'organizzazione internazionale che sviluppa standard per migliorare le comunicazioni, la navigazione e i relativi sistemi per la sicurezza e l'efficienza marittima.

Georeferenziazione

La georeferenziazione è il processo di allineamento dei dati spaziali, come mappe, immagini aeree o documenti scansionati, a un sistema di coordinate specifico, in modo che corrispondano accuratamente alle posizioni reali.

Stazione di riferimento

Una stazione di riferimento è una postazione fissa ad alta precisione dotata di un ricevitore e di un'antenna GNSS che raccoglie dati di posizionamento per migliorare l'accuratezza dei dati di localizzazione.

Navigazione con calcolo a vista

Il dead reckoning è una tecnica di navigazione utilizzata per determinare la propria posizione corrente utilizzando una posizione precedentemente nota e calcolando la rotta in base alla velocità, al tempo e alla direzione percorsa.

ITAR - Regolamento sul traffico internazionale di armi

L'International Traffic in Arms Regulations (ITAR) è una serie di norme governative statunitensi che controllano l'esportazione e l'importazione di articoli e servizi per la difesa, compresi sia gli articoli fisici che i dati tecnici relativi all'uso militare.

Fusione multisensore

La fusione di più sensori è un componente critico dei sistemi di percezione ambientale dei veicoli senza conducente, che migliora la sicurezza e le capacità decisionali. Integrando i dati provenienti da vari sensori come telecamere, LiDAR, radar e dispositivi a ultrasuoni, questi sistemi possono ottenere una precisione di posizionamento globale più completa e accurata e prestazioni complessive del sistema in diversi scenari. Quali sono i [...]

Campo magnetico

Un campo magnetico è un campo fisico che rappresenta l'influenza magnetica su correnti elettriche, cariche in movimento e materiali magnetici. La Terra si comporta come un gigantesco magnete e genera un proprio campo magnetico che va dal polo sud al polo nord. I poli non sono esattamente allineati con l'asse geografico Nord-Sud.

Vibrazioni

Le vibrazioni possono introdurre disturbi o distorsioni indesiderate nelle misure, poiché i sensori MEMS sono altamente sensibili alle forze esterne.

PPK - Post elaborazione cinematica

La post-elaborazione cinematica è un metodo di elaborazione dei dati GNSS utilizzato per ottenere un posizionamento di alta precisione correggendo gli errori nei dati di posizionamento grezzi. È ampiamente utilizzato nelle applicazioni in cui la precisione delle informazioni geospaziali è fondamentale, come i rilievi, la mappatura e le operazioni UAV.

Compensazione del movimento e posizione

La compensazione del movimento e della posizione si riferisce alla capacità di un sistema, che in genere coinvolge sensori o dispositivi, di regolare o compensare il movimento o il moto per mantenere informazioni precise sulla posizione.

Driver ROS

Il Robot Operating System (ROS) è un insieme di librerie e strumenti software che aiutano a creare applicazioni robotiche. Dai driver agli algoritmi più avanzati, con potenti strumenti per gli sviluppatori, ROS ha ciò che serve per il vostro prossimo progetto di robotica. Ed è tutto open source.

Metodo di intestazione

La direzione si riferisce alla direzione in cui un veicolo o un'imbarcazione sono puntati rispetto a una direzione di riferimento, in genere il nord vero o il nord magnetico.

VBS - Stazione base virtuale

Una Virtual Base Station (VBS) è una tecnica di elaborazione GNSS progettata per migliorare l'accuratezza del posizionamento nelle applicazioni cinematiche in tempo reale (RTK) e di post-elaborazione. Invece di affidarsi a una singola stazione base fisica fissa, una VBS genera una stazione di riferimento virtuale vicino alla posizione del rover. Questo approccio riduce gli errori di posizionamento causati dai disturbi atmosferici e migliora la precisione complessiva del sistema.

VRS - Stazione di riferimento virtuale

Una stazione di riferimento virtualeVRS) è un punto di riferimento GNSS simulato progettato per migliorare la precisione del posizionamento in tempo reale. Sfruttando i dati di una rete di stazioni di riferimento in continuo funzionamento (CORS), la VRS crea un segnale di correzione localizzato, riducendo gli errori spaziali e migliorando la precisione RTK (Real-Time Kinematic). Ciò consente agli utenti di ottenere una precisione centimetrica come se una stazione di riferimento fosse posizionata nella loro esatta posizione.

Fugro Marinestar

Fugro Marinestar® fornisce servizi di posizionamento GNSS ad alta precisione, adattati alle esigenze specifiche di settori quali le costruzioni marine, il dragaggio, l'idrografia, le operazioni navali, lo sviluppo di parchi eolici e la ricerca oceanografica. Grazie a oltre 30 anni di esperienza nel campo del posizionamento satellitare e ai continui progressi tecnologici, Marinestar® fornisce soluzioni all'avanguardia e affidabili progettate per applicazioni marine critiche. Molteplici costellazioni GNSS [...]

Codice PRN (codice a rumore pseudorandom)

Un codice a rumore pseudorandom (PRN) genera una sequenza binaria apparentemente casuale, ma deterministica e ripetibile. I sistemi di navigazione satellitare, come GPS, Galileo e BeiDou, e diverse applicazioni di comunicazione, si basano su questi codici. I codici PRN offrono caratteristiche chiave che li rendono essenziali per la navigazione e la comunicazione. Seguono un modello deterministico poiché gli algoritmi [...]

PointPerfect ™

Che cos'è PointPerfect™? PointPerfect è un servizio di correzione GNSS PPP-RTK fornito da u-blox. Combina l'elevata precisione dell'RTK con la flessibilità del PPP, affrontando i limiti di ciascuna tecnologia. L'RTK offre un'elevata precisione senza tempi di convergenza, ma richiede una stazione base vicina. D'altra parte, il PPP elimina la necessità di [...]

NAVIC - Navigazione con Costellazione Indiana

NAVIC (Navigation with Indian Constellation) è un sistema di navigazione satellitare autonomo sviluppato dall'Organizzazione indiana per la ricerca spaziale (ISRO) per fornire servizi di dati di posizione accurati e affidabili agli utenti dell'India e della regione circostante.

Girobussola

La girobussola è un dispositivo altamente specializzato utilizzato per determinare la direzione con notevole precisione. A differenza delle bussole magnetiche, che si basano sul campo magnetico terrestre, una girobussola utilizza i principi del movimento giroscopico per trovare il nord vero.

Cornici di riferimento

Un quadro di riferimento è un sistema di coordinate utilizzato per misurare posizioni, velocità e accelerazioni degli oggetti. Fornisce un punto di riferimento fisso o mobile, consentendo a ingegneri e scienziati di descrivere il movimento in modo coerente. Applicazioni diverse utilizzano quadri di riferimento diversi a seconda della prospettiva richiesta.

Telaio NED (Nord-Est-Giù)

Il quadro di coordinate NED (North-East-Down) è un sistema di riferimento ampiamente utilizzato per la navigazione e le misure inerziali.

Il quadro di coordinate NED (North-East-Down) è un quadro di riferimento locale, definito dalle sue coordinate ECEF. In genere, rimane fisso sul veicolo o sulla piattaforma e si muove con il telaio del corpo. Questo quadro posiziona gli assi Nord ed Est in un piano tangente alla superficie terrestre nella posizione corrente, in base al modello dell'ellissoide WGS84.

È costituito da tre assi ortogonali: l'asse Nord punta al Nord vero, l'asse Giù si estende verso l'interno della Terra (in direzione opposta alla direzione locale Su) e l'asse Est completa il sistema destrorso puntando verso Est (perpendicolare al Nord).

Allo stesso modo, un veicolo o una piattaforma possono avere il telaio Est-Nord-Up (ENU) collegato localmente, che si muove con il sistema. A differenza del quadro NED, il quadro ENU orienta i suoi assi in modo diverso: l'asse Nord punta ancora verso il Nord vero, ma l'asse Up si allontana dall'interno della Terra, mentre l'asse Est mantiene l'allineamento destrorso del sistema puntando verso est.

Questo sistema di coordinate destrorse semplifica i calcoli per gli aerei, le imbarcazioni marine e i veicoli autonomi, allineandosi alle direzioni di movimento naturali.

Le applicazioni NED utilizzano

Un drone si affida a un sistema di autopilotaggio per calcolare la sua traiettoria all'interno del quadro di coordinate NED. Quando il drone è in volo verso Nord, la sua posizione aumenta in direzione Nord. Al contrario, quando il drone sale, il valore della sua coordinata Down diminuisce, dato che Down è positivo verso il basso.

Al contrario, il sistema di navigazione inerzialeINS di una nave funziona tracciando il suo movimento rispetto al quadro NED. Quando l'imbarcazione si muove verso est, la sua coordinata Est aumenta. Al contrario, quando la nave si immerge, la sua coordinata Down aumenta.

Un'auto a guida autonoma utilizza il quadro NED per accertare la propria posizione. La coordinata Nord del veicolo aumenta man mano che si sposta verso nord, mentre le asperità o gli avvallamenti del terreno causano cambiamenti nel valore Down.

Le munizioni a guida precisa si affidano al quadro NED per regolare la loro traiettoria. Quando un missile scende verso il bersaglio, la coordinata Down aumenta, garantendo un puntamento preciso.

Gli AUV(Autonomous Underwater Vehicles) utilizzano il quadro NED per navigare. Quando un AUV si muove in direzione nord-est, aumentano le coordinate Nord ed Est, mentre le variazioni di profondità influiscono sulla coordinata Down.

Il sistema NED è stato sviluppato per allineare i movimenti all'orientamento naturale della Terra, semplificando così la navigazione. Questo sistema è utilizzato da ingegneri, piloti e scienziati per migliorare la precisione nelle applicazioni di posizionamento, guida e controllo.

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ECEF: Telaio centrato sulla Terra e fissato alla Terra

Il quadro di riferimento centrato sulla Terra e fissato sulla Terra (ECEF) è un sistema di coordinate globali utilizzato per rappresentare posizioni sulla Terra o in prossimità di essa. Si tratta di un quadro di riferimento rotante che rimane fisso rispetto alla superficie terrestre, ovvero si muove con il pianeta durante la sua rotazione. Ingegneri, scienziati e sistemi di navigazione utilizzano le coordinate ECEF per tracciare con precisione le posizioni in un contesto globale.

Sistema di coordinate ECEF

Un sistema ECEF (Earth-centered Earth-fixed) rappresenta la posizione rispetto al centro dell'ellissoide di riferimento utilizzando coordinate cartesiane (X, Y, Z). L'ellissoide di riferimento determina la distanza tra il suo centro e il centro della Terra.

ECEF definisce le posizioni utilizzando questi tre assi centrati sul nucleo della Terra:
1 - L'asse X positivo interseca la superficie dell'ellissoide a 0° di latitudine e 0° di longitudine, dove l'equatore incontra il meridiano primo.
2 - L'asse Y positivo interseca la superficie dell'ellissoide a 0° di latitudine e 90° di longitudine.
3 - L'asse Z positivo interseca la superficie dell'ellissoide a 90° di latitudine e 0° di longitudine, il Polo Nord.

Esempi di applicazioni ECEF

In primo luogo, i satelliti GPS trasmettono segnali in coordinate ECEF. Successivamente, uno smartphone riceve i segnali da più satelliti e calcola la sua posizione nel quadro centrato sulla Terra, prima di convertirla in latitudine, longitudine e altitudine.

Analogamente, i sistemi di gestione del volo utilizzano le coordinate ECEF per determinare la posizione di un aereo. Di conseguenza, consentono un'accurata localizzazione globale, anche su oceani o regioni remote.

Nel frattempo, i satelliti orbitano intorno alla Terra in un quadro inerziale, ma utilizzano il quadro ECEF per comunicare le loro posizioni. Di conseguenza, le stazioni di terra li tracciano in questo sistema di riferimento per garantire regolazioni orbitali precise.

Allo stesso modo, i topografi si affidano alle coordinate ECEF per mappare progetti infrastrutturali su larga scala. In questo modo, fanno riferimento a un sistema stabile centrato sulla Terra e riducono al minimo gli errori di misurazione nei vari continenti.

Infine, gli ingegneri utilizzano le coordinate ECEF per pianificare i lanci di missili e razzi, assicurando un preciso puntamento e inserimento orbitale. In questo modo, calcolano accuratamente il modo in cui la rotazione terrestre influisce sul percorso di un veicolo. Questa versione mantiene la chiarezza, migliorando al contempo il flusso e il coinvolgimento. Fatemi sapere se desiderate qualche modifica!

L'ECEF semplifica il posizionamento globale grazie all'allineamento con la superficie terrestre, rendendolo essenziale per le applicazioni GPS, aerospaziali e geodetiche.

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Telaio del corpo

Il quadro di coordinate del sensore (corpo), spesso chiamato body frame o vehicle frame, serve come quadro di riferimento fissato a una piattaforma in movimento, come un drone, un'auto, un missile o un veicolo subacqueo. Gli ingegneri utilizzano questo frame per descrivere il movimento e l'orientamento della piattaforma rispetto a se stessa, rendendolo essenziale per la navigazione, il controllo e la fusione di sensori.

Quadro di riferimento inerziale

Un quadro di riferimento inerziale è un sistema di coordinate in cui gli oggetti seguono le leggi del moto di Newton senza dover tener conto di forze fittizie o esterne. In altre parole, è un quadro di riferimento non accelerante - a riposo o in movimento a velocità costante - in cui un corpo rimane a riposo o continua a muoversi in modo uniforme a meno che non venga agito da una forza esterna. Scienziati e ingegneri si affidano ai fotogrammi inerziali per analizzare con precisione il movimento nei sistemi spaziali, aeronautici, marini e robotici.

Cloud punti

Per cloud punti si intende un insieme di punti 3D che rappresentano la forma e la struttura di un ambiente. Questi punti sono in genere generati da sistemi LiDAR o di scansione 3D e ogni punto contiene coordinate spaziali (X, Y, Z), a volte insieme ad attributi aggiuntivi come l'intensità o il colore. Mentre il sensore LiDAR acquisisce i dati spaziali grezzi, è il sistema di navigazione inerzialeINS) a fornire la posizione e l'orientamento precisi del sensore in ogni momento.

LiDAR - Rilevamento della luce e telemetria

LiDAR è l'acronimo di Light Detection and Ranging. È un metodo per misurare le distanze emettendo raggi laser verso un bersaglio e misurando il tempo che i raggi impiegano per tornare al sensore. I dati raccolti da queste misurazioni possono essere utilizzati per generare modelli e mappe 3D accurati e ad alta risoluzione dell'ambiente.

Errore multipercorso

Nella navigazione inerziale, l'errore di multipath si verifica quando i segnali GNSS si riflettono su superfici come edifici, acqua o terreno prima di raggiungere il ricevitore, causando una distorsione del segnale.

Rifiuto del multipath

La reiezione multipla si riferisce alla capacità di un ricevitore o di un sistema di antenna di ridurre gli errori causati dai segnali GNSS riflessi. Quando un segnale GNSS viaggia direttamente da un satellite a un ricevitore, fornisce dati di posizionamento precisi. Tuttavia, le superfici vicine, come edifici, specchi d'acqua o strutture metalliche, possono riflettere il segnale, facendolo arrivare al ricevitore con un leggero ritardo rispetto al segnale diretto.

Sistemi di posizionamento satellitare

I sistemi di posizionamento satellitare consentono di determinare una posizione precisa in qualsiasi punto della Terra utilizzando i segnali satellitari. Questi sistemi funzionano a livello globale. Tutti i satelliti orbitano intorno alla Terra e trasmettono continuamente segnali ai ricevitori a terra. Questi segnali contengono dati sull'ora e sulla posizione.

GPS - Sistema di posizionamento globale

Il Global Positioning System o GPS è un sistema di navigazione satellitare che fornisce informazioni sulla posizione e sull'ora in qualsiasi punto della Terra. Sviluppato inizialmente dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per la navigazione militare, il GPS è diventato una tecnologia fondamentale per un'ampia gamma di applicazioni civili, tra cui la navigazione, la mappatura e la sincronizzazione temporale.

BeiDou

Beidou è il sistema di posizionamento globale cinese, che offre servizi di posizionamento globale, navigazione e cronometraggio. Chiamato come la costellazione dell'Orsa Maggiore, Beidou rappresenta il significativo progresso della Cina nell'infrastruttura e nella tecnologia spaziale.

GNSS - Sistema globale di navigazione satellitare

Il GNSS (Global Navigation Satellite System) si riferisce a una rete di satelliti che lavorano insieme per fornire informazioni precise su posizionamento, navigazione e tempistica a livello globale. Il GNSS comprende diversi sistemi, come GPS, GLONASS, Galileo e Beidou, ognuno dei quali contribuisce all'obiettivo generale di fornire dati spaziali precisi agli utenti di tutto il mondo.

EKF - Filtro di Kalman esteso

Il filtro di Kalman esteso (EKF) è un algoritmo utilizzato per stimare lo stato di un sistema dinamico a partire da misure rumorose. Estende il filtro di Kalman per adattarlo a sistemi non lineari, che sono comuni negli scenari di navigazione del mondo reale. Mentre il filtro di Kalman standard presuppone la linearità e il rumore gaussiano, l'EKF linearizza il sistema non lineare attorno alla stima corrente, consentendo di lavorare efficacemente in ambienti più complessi.

MRU - Unità di riferimento del movimento

È stata sviluppata un'unità di riferimento per il movimento (MRU) allo scopo di tracciare e segnalare con precisione i movimenti degli oggetti in ambienti dinamici come i settori marino e aerospaziale. Il sistema è progettato per misurare i movimenti di rollio, beccheggio e ondeggiamento, facilitando così la navigazione, la stabilizzazione e le prestazioni del sistema in tempo reale.

Galileo: sistemi di navigazione satellitare

Galileo è il sistema di navigazione satellitare globale europeo. Fornisce servizi di posizionamento e temporizzazione accurati in tutto il mondo. L'Unione Europea e l'ESA hanno sviluppato e gestiscono Galileo. Lo hanno creato per offrire un supporto alla navigazione indipendente e affidabile. Galileo integra sistemi come GPS, GLONASS e Beidou.

GLONASS: sistema di posizionamento globale russo

GLONASS è un sistema globale di navigazione satellitare gestito dalla Russia. È stato progettato per fornire servizi di posizionamento, navigazione e cronometraggio accurati in tutto il mondo. Simile ad altri sistemi di navigazione globale come GPS, Galileo e Beidou, GLONASS utilizza una rete di satelliti per fornire dati precisi sulla posizione agli utenti a terra.

Costellazioni GNSS

Per costellazione satellitare si intende un gruppo di satelliti che lavorano insieme per raggiungere un obiettivo comune, come fornire una copertura globale o migliorare i servizi di comunicazione e navigazione. Queste costellazioni sono progettate strategicamente per garantire un servizio continuo e affidabile, assicurando che i satelliti lavorino in coordinamento, spesso in specifici schemi orbitali.

Giroscopio

Il giroscopio nella navigazione è un dispositivo che misura la velocità angolare o il movimento di rotazione attorno a un asse specifico. Rilevando le variazioni di orientamento, i giroscopi aiutano a mantenere e controllare la stabilità e la direzione di veicoli, aerei e navicelle spaziali. Sono essenziali per i sistemi che richiedono un controllo preciso del movimento e dell'orientamento, come i sistemi autopilota, i sistemi di navigazione inerzialeINS) e i sistemi di stabilizzazione.

RTS: Rauch-Tung-Striebel

RTS: Rauch-Tung-Striebel richiede solo due passaggi: filtraggio in avanti e smussamento all'indietro. Memorizza i dati in modo efficiente ed è facile da programmare. Tuttavia, la stima del parametro di ambiguità nel vettore di stato rende difficile migliorare l'accuratezza della navigazione durante l'inizializzazione e la riconvergenza.

DVL - Registro della velocità Doppler

Il Doppler Velocity Log (DVL) è un sensore acustico utilizzato per misurare la velocità di un veicolo subacqueo rispetto al fondale marino o alla colonna d'acqua. Il suo funzionamento si basa sull'effetto Doppler: le onde sonore emesse dai trasduttori del DVL si riflettono sulle superfici e ritornano con uno spostamento di frequenza proporzionale al movimento del veicolo. Analizzando questo spostamento, il DVL calcola la velocità in tre dimensioni (ondeggiamento, oscillazione e ondulazione), consentendo una navigazione e un posizionamento subacquei accurati.