Stellar-40 Sistema di navigazione inerziale di livello tattico

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La navigazione a stima è un metodo di navigazione senza GNSS che si basa sull'inerzia e su altri dati dei sensori per mantenere un tracciamento continuo. Di solito, quando GNSS , un sistema perde completamente la sua posizione. Con la navigazione a stima, il sistema calcola una posizione continua che si sposta lentamente nel tempo. La velocità di questo spostamento dipende dalla qualità IMU interna IMU dalla disponibilità di sensori ausiliari esterni.

Lo Stellar-40 utilizza il nostro protocollo proprietario sbgECom, che impiega frame di messaggio chiaramente definiti. Utilizzando questi messaggi predefiniti, il sistema può acquisire senza soluzione di continuità dati aerei (airdata), velocità del corpo e dati di posizione assoluta da qualsiasi sensore esterno in grado di fornire tali informazioni.

No, in quanto non è richiesto. L'algoritmo avanzato di fusione sensoriale dello Stellar-40 calcola e stima automaticamente le condizioni del vento in tempo reale, eliminando la necessità di inserirle manualmente.

Per le piattaforme terrestri, lo Stellar-40 supporta una varietà di input di ausilio per migliorare la precisione di navigazione, specialmente in ambienti privi di GNSS. Questi includono odometri hardware (odometria delle ruote), ausili di velocità da sensori esterni (come LiDAR o sensori ottici) e ausili di posizione assoluta.

La scelta giusta dipende dall'ambiente operativo. Consigliamo vivamente la versione smorzata per piattaforme esposte ad ambienti difficili e soggetti a vibrazioni, come i droni deep strike o i veicoli terrestri senza pilota (UGV). Se non siete sicuri di quale versione sia più adatta alla vostra applicazione, il nostro team di assistenza è a vostra disposizione per aiutarvi a fare la scelta giusta.

Che cos’è l’SBAS?

Il Sistema di potenziamento satellitare (SBAS) è una tecnologia GNSS che migliora la precisione, l’integrità, la disponibilità e la continuità del posizionamento satellitare. Sviluppato inizialmente a supporto dell’aviazione, l’SBAS è diventato un prezioso ausilio alla navigazione per applicazioni quali i velivoli senza pilota (UAV), la navigazione marittima, l’agricoltura di precisione, la mappatura GIS, i veicoli autonomi e i sistemi di navigazione inerziale (INS). A differenza della cinematica in tempo reale (RTK) o del posizionamento puntuale preciso (PPP), l’SBAS offre un posizionamento gratuito con precisione dell’ordine dei metri senza richiedere una stazione base locale o una connessione a Internet.

Un GNSS autonomo determina la propria posizione misurando le pseudodistanze dai satelliti appartenenti a costellazioni quali GPS, Galileo, GLONASS o BeiDou. Tuttavia, queste misurazioni sono soggette a diverse fonti di errore, tra cui la deriva dell’orologio satellitare, gli errori di orbita (effemeridi), il ritardo ionosferico, il ritardo troposferico, il rumore del ricevitore e il multipath. Il sistema SBAS stima continuamente il più grande di questi errori e trasmette correzioni in tempo reale che migliorano significativamente la soluzione di navigazione.

L’architettura SBAS si basa su una rete di stazioni di riferimento sottoposte a rilevamento di precisione, distribuite su un’area geografica. Queste stazioni monitorano continuamente GNSS e confrontano le distanze misurate dai satelliti con le loro posizioni note per stimare gli errori relativi all’orologio del satellite, all’orbita e alla ionosfera. Le misurazioni vengono trasmesse ai centri di controllo principali, che combinano i dati provenienti da tutte le stazioni di riferimento per generare messaggi di correzione e informazioni sull’integrità. Questi messaggi vengono poi inviati ai satelliti geostazionari, che li ritrasmettono ai GNSS compatibili con lo SBAS. Il ricevitore applica le correzioni prima di calcolare la propria posizione, riducendo efficacemente le principali fonti di errore che influenzano le misurazioni della pseudodistanza.

Dal punto di vista matematico, la pseudodistanza corretta può essere espressa come segue:

Pcorretto​ = Pmisurato​ − Δorologio ​− Δorbita​ − Δiono​

dove Pmisurato è la misura pseudodistanza originale, Δclock rappresenta la correzione dell'orologio del satellite, Δorbita​ è la correzione orbitale, e Δiono è la correzione del ritardo ionosferico.

Queste correzioni riducono in genere gli errori di posizionamento GNSS autonomo da circa 3–10 metri a circa 1–2 metri. Sebbene questo livello di precisione sia inferiore alle prestazioni dell’ordine dei centimetri ottenute con RTK o PPP, l’SBAS offre un vantaggio fondamentale: il monitoraggio dell’integrità. Anziché limitarsi a migliorare la precisione della posizione, l’SBAS valuta continuamente lo stato di salute di ogni satellite monitorato e avvisa rapidamente gli utenti se un satellite diventa inaffidabile a causa di anomalie dell’orologio, errori orbitali o degrado del segnale. Questa funzionalità è essenziale per le applicazioni critiche per la sicurezza, in cui gli utenti devono sapere se la soluzione di navigazione è affidabile.

In tutto il mondo sono attivi diversi servizi SBAS regionali. Tra questi figurano il WAAS in Nord America, l’EGNOS in Europa, l’MSAS in Giappone, il GAGAN in India, l’SDCM in Russia, il KASS nella Corea del Sud e il SouthPAN in Australia e Nuova Zelanda. I moderni ricevitori GNSS multifrequenza supportano generalmente più servizi SBAS in modo automatico, a seconda della loro posizione geografica.

Per i sistemi di navigazione inerziale, l’SBAS fornisce un GNSS più accurato e affidabile che migliora le prestazioni della fusione dei sensori. Un filtro di Kalman esteso (EKF) utilizza le misurazioni corrette GNSS e velocità GNSS per limitare periodicamente la deriva accumulata dai sensori inerziali. Rispetto al GNSS autonomo, l’SBAS riduce il rumore di misura e gli scostamenti legati ai satelliti, garantendo aggiornamenti di posizione e velocità più stabili e fornendo al contempo preziose informazioni sull’integrità per gli algoritmi di navigazione. Tuttavia, l’SBAS non aumenta la frequenza GNSS e non è in grado di compensare GNSS . Durante le interruzioni del segnale, le prestazioni complessive di navigazione dipendono comunque principalmente dalla qualità IMU dall’efficacia dell’algoritmo INS .

L'SBAS rappresenta quindi un'ottima soluzione per le applicazioni che richiedono un posizionamento gratuito, disponibile a livello globale con precisione dell'ordine dei metri, caratterizzato da elevata affidabilità e integrità. È particolarmente indicato per veicoli autonomi, UAV, navigazione marittima, agricoltura e sistemi industriali in cui una navigazione robusta è più importante del raggiungimento di una precisione dell'ordine dei centimetri. Quando le applicazioni richiedono un posizionamento di livello topografico, l'RTK o il PPP rimangono le tecniche di correzione preferite, mentre l'SBAS funge da potenziamento affidabile e ampiamente disponibile della GNSS convenzionale.