Reiezione dei percorsi multipli
La reiezione dei cammini multipli (multipath rejection) indica la capacità di un sistema di ricezione o di un'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 accurati. Tuttavia, le superfici vicine, come edifici, corpi idrici o strutture metalliche, possono riflettere il segnale, facendolo arrivare al ricevitore leggermente più tardi rispetto al segnale diretto.
Questo ritardo genera errori di posizionamento, soprattutto in ambienti in cui le riflessioni del segnale sono comuni. Per contrastare questo fenomeno, gli ingegneri progettano sistemi dotati di tecniche di reiezione dei cammini multipli che riducono attivamente l'impatto di questi segnali riflessi.
Diversi metodi per ottenere la soppressione dei segnali multipath
Per ottenere la reiezione dei cammini multipli, i ricevitori GNSS e le antenne utilizzano diversi metodi. Le antenne geodetiche di alta qualità, ad esempio, incorporano piani di terra (ground plane) e anelli di blocco (choke ring) che bloccano i segnali a basso angolo, dove è più probabile che si verifichino riflessioni. Inoltre, i moderni ricevitori GNSS utilizzano algoritmi di elaborazione del segnale che rilevano e ignorano i segnali ritardati in base alla loro tempistica e all'angolo di arrivo.
L'innovativo metodo per la reiezione dei cammini multipli prevede un ricevitore GNSS basato su multi-correlatore con un filtro di Kalman esteso (EKF) che agisce come risolutore iterativo, sostituendo il tipico sistema di tracciamento del codice DLL (delay locked loop). Questa tecnica riduce significativamente gli errori di posizionamento mantenendo una bassa complessità, facilitandone l'uso in contesti di elaborazione in tempo reale.
Questi sistemi traggono inoltre vantaggio dall'utilizzo di segnali multifrequenza (L1, L2, L5), poiché il confronto tra più segnali aiuta a distinguere tra percorsi diretti e riflessi.
Esempi di metodi efficaci
Di conseguenza, i sistemi con un'efficace reiezione dei cammini multipli offrono un posizionamento più accurato e stabile. Ciò è particolarmente prezioso negli ambienti urbani in cui edifici alti e altre superfici riflettenti creano condizioni di segnale complesse. Ad esempio, un rilevatore che lavora vicino a un grattacielo di vetro trae vantaggio da un'antenna che rifiuta i segnali riflessi, mantenendo una precisione centimetrica anche in contesti difficili.
Nell'agricoltura di precisione, i trattori guidati da GNSS utilizzano la reiezione dei cammini multipli per seguire percorsi esatti vicino ad alberi, silos e sistemi di irrigazione.
Inoltre, la navigazione marittima si affida a sistemi resistenti al multipath. Le imbarcazioni che passano sotto i ponti o vicino a strutture metalliche possono subire interruzioni nel posizionamento a causa dei segnali riflessi dalle superfici vicine. Tuttavia, grazie a una forte reiezione dei cammini multipli, il sistema di navigazione di bordo continua a funzionare in modo affidabile.
Nel complesso, la reiezione dei cammini multipli migliora l'affidabilità e la precisione del GNSS in ambienti reali e complessi. Riduce al minimo le riflessioni del segnale per supportare il rilevamento topografico ad alta precisione, il volo di UAV, la navigazione, la mappatura per l'edilizia e il monitoraggio sismico.
Con la crescita dell'uso del GNSS, i sistemi devono rifiutare attivamente le interferenze da cammini multipli per garantire un posizionamento coerente e affidabile.
