La risoluzione delle ambiguità nella tecnologia di posizionamento puntuale preciso (PPP) è un metodo che risolve le ambiguità intere nelle misurazioni della fase della portante. L'obiettivo principale è far progredire il PPP da un'accuratezza a livello centimetrico a un'affidabilità a livello millimetrico. Lo sblocco di questi valori interi consente al PPP di migliorare la precisione del posizionamento e di ridurre i tempi di convergenza. L'approccio che combina il PPP con la risoluzione delle ambiguità (AR), spesso chiamato PPP-AR, sfrutta bias di fase e codice accuratamente modellati, nonché prodotti di clock satellitari ad alta fedeltà.
Il processo di risoluzione delle ambiguità serve a ridurre le incertezze e consente allo stimatore di trattare le misurazioni di fase come numeri interi fissi. Questo, a sua volta, ha l'effetto di migliorare l'affidabilità e la precisione. Abbiamo studiato l'interoperabilità e la convalida incrociata dei prodotti di bias di fase generati da più centri di analisi. L'obiettivo di questa analisi è incoraggiare standard coerenti, facilitare la combinazione dei risultati e promuovere l'implementazione in tempo reale.
In pratica, la risoluzione delle ambiguità all'interno del PPP ha dimostrato di accelerare la convergenza, migliorare i tassi di fix e rafforzare l'integrità della posizione, anche in condizioni di segnale difficili. Con l'espansione delle costellazioni GNSS e il miglioramento delle tecniche di modellazione, il PPP con risoluzione delle ambiguità sta emergendo come uno strumento chiave per applicazioni ad alta precisione, che vanno dal rilevamento alla navigazione autonoma.
SBG Systems ha sviluppato una nuova tecnologia chiamata Orbi AR (Ambiguity Resolution), che offre un'accuratezza a livello centimetrico con GNSS senza fare affidamento su stazioni di riferimento locali o infrastrutture terrestri dense.
Perché utilizzare Orbi AR anziché RTK?
In questa sezione esamineremo i fattori critici — tra cui la velocità di implementazione, la resilienza operativa e l’esperienza utente — che stanno cambiando gli equilibri, fornendo una chiara motivazione per preferire la versatilità e l’accessibilità di Orbi AR rispetto ai limiti tradizionali dell’RTK nei cantieri moderni e complessi.
RTK – GNSS differenziale
Il sistema RTK funziona grazie a due ricevitori:
- Un ricevitore stazione base viene configurato in una posizione nota e fissa, calcola gli errori confrontando la sua posizione nota con il segnale GNSS che riceve.
- Un rover (statico/cinematico) che riceve le correzioni di errore da un ricevitore di una stazione base vicina e le applica al proprio segnale per ottenere una posizione relativa altamente accurata.
La precisione è molto elevata, ma il rover deve trovarsi relativamente vicino alla stazione base (in genere da 10 a 30 km, a seconda delle condizioni atmosferiche), poiché molti errori (come i ritardi atmosferici) sono di natura locale.
Orbi AR – Posizionamento preciso dei punti
Anziché utilizzare una singola stazione base locale per individuare gli errori relativi, Orbi AR si avvale di dati di correzione disponibili a livello globale per calcolare la propria posizione assoluta con elevata precisione, in modo completamente autonomo. La correzione globale comprende informazioni altamente precise relative alle orbite satellitari e agli orologi, oltre a modelli relativi ai ritardi atmosferici.
| Caratteristica | Orbi AR | RTK |
|---|---|---|
| Stazione base locale | Non necessario | Necessario |
| Copertura | A livello globale | Locale (una sola base entro 30 km; VRS entro 80 km) |
| Precisione | Statica: 2-5 cm a 2 sigma Cinematica: 2-3 cm a 1 sigma | Centimetro (cm) |
| Configurazione | Semplice (un solo ricevitore) | Complesso (richiede la configurazione di una base locale) |
In termini semplici, si può immaginare la differenza come quella tra due studenti che si preparano per un esame. L'RTK è come uno studente che segue lezioni private, dove un tutor ha già la risposta corretta e usa la sua esperienza per aiutare l'altro a correggere gli errori.
Orbi AR, d'altra parte, è come un singolo studente che lavora da solo ma controlla attentamente le proprie risposte confrontandole con un libro. Sebbene il tutor privato possa essere leggermente più preciso, è molto più difficile da configurare e più costoso. E sebbene entrambi gli approcci portino a risultati accurati, il modo in cui si ottengono le correzioni — tramite un tutor nelle vicinanze (RTK) o una risorsa disponibile a livello globale (PPP) — è ciò che li distingue.
Come funziona Orbi AR?
Un ricevitore GNSS standard è influenzato da diversi errori significativi:
- Errori di orbita del satellite: il satellite non si trova esattamente nella posizione indicata dal messaggio trasmesso.
- Errori dell'orologio satellitare: l'orologio atomico del satellite presenta errori di sincronizzazione minimi, ma significativi.
- Ritardi atmosferici: La ionosfera e la troposfera rallentano e deviano i segnali GNSS.
Questi errori di trasmissione e di temporizzazione si combinano producendo imprecisioni nella posizione calcolata dal ricevitore. Per ulteriori spiegazioni, consultare GNSS e le relative fonti di errore e l'effetto degli errori atmosferici sull'elaborazione RTK e PPK.
Il principio fondamentale di Orbi AR consiste nel correggere gli errori sopra indicati utilizzando dati di correzione precisi:
- L'International GNSS Service-IGS calcola l'orbita esatta e l'errore di clock esatto per ogni satellite con estrema precisione.
- Una Rete Globale di Stazioni di Riferimento è operativa in tutte le regioni e applica algoritmi complessi per la determinazione dell'orbita e la stima del bias di fase del satellite.
- Una volta generato lo scostamento di fase, viene avviata una fase di verifica dedicata presso diverse stazioni di controllo, durante la quale vengono controllate tutte le misurazioni satellitari utilizzate con le correzioni impostate.
- Utilizza osservazioni GNSS a doppia frequenza per attenuare il ritardo ionosferico, ottenendo misurazioni prive di effetti ionosferici senza fare affidamento su modelli ionosferici esterni
- La modellizzazione avanzata viene applicata per stimare e risolvere matematicamente il ritardo causato dalla troposfera.
Vantaggi principali di Orbi AR
Orbi AR rappresenta un progresso fondamentale nel modo in cui i dati geospaziali di precisione vengono raccolti, visualizzati e utilizzati sul campo, superando di gran lunga i tradizionali limiti del posizionamento basato esclusivamente sui satelliti. Di seguito sono riportati i principali vantaggi di Orbi AR:
- Copertura globale: garantire un’elevata precisione in mezzo all’oceano, nel deserto o in qualsiasi luogo remoto senza bisogno di una stazione base locale.
- Elevata precisione: posizionamento con accuratezza al centimetro [Rapporto di prova in arrivo]
- Coerenza tra le diverse regioni: garantire un livello di precisione uniforme in tutto il mondo.
- Tempi di convergenza rapidi: una tecnica all’avanguardia riduce il tempo necessario per raggiungere una precisione dell’ordine dei centimetri
- Scalabilità: ideale per applicazioni destinate al mercato di massa e a livello globale, poiché non richiede stazioni di riferimento locali.
- Rapporto costo-efficacia: ridurre la dipendenza da fitte reti di correzione a terra, abbassando i costi infrastrutturali.
Orbi AR nel software Qinertia
Qinertia, il software di Post Processing, porta Orbi AR a un livello superiore integrandolo con il Geodesy Engine e le tecnologie di elaborazione di Qinertia.
Motore geodetico: trasformare la precisione di Orbi AR nel contesto locale
Sebbene le soluzioni Orbi AR offrano posizioni altamente accurate, per gli utenti finali rimane una sfida significativa: tradurre questi risultati da ITRF 2020 a un datum locale per il confronto con punti di riferimento noti. Questo passaggio cruciale richiede spesso complesse trasformazioni geodetiche, comportando un elevato rischio di errore per i non esperti.
Qinertia affronta direttamente questa sfida con il suo motore geodesy integrato. Questo motore è dotato di un database completo di trasformazioni pubbliche, che consente una conversione delle coordinate fluida e accurata. Gestendo internamente tutte le trasformazioni dei datum, il motore di Qinertia elimina una delle principali fonti di potenziali errori. Garantisce che le posizioni derivate da PPP siano espresse automaticamente e correttamente nel sistema di coordinate desiderato dall'utente, rendendo l'intero flusso di lavoro, dai dati grezzi a risultati localizzati e utilizzabili, più semplice e affidabile.
Tecnologia di elaborazione: Integrazione di Orbi AR con l'IMU per un'affidabilità senza pari
Il nucleo di elaborazione di Qinertia è progettato per massimizzare l'affidabilità di Orbi AR; impiega la tecnologia forward, backward e merge, che migliora il tempo di convergenza, riduce il rumore e rafforza l'affidabilità.
Inoltre, la modalità di elaborazione del PPP a forte accoppiamento (tight coupling) fonde le misurazioni grezze del ricevitore GNSS e le combina con un IMU a un livello fondamentale per una soluzione di navigazione più robusta e continua. L'accoppiamento stretto con un IMU fornisce vincoli aggiuntivi, contribuendo a ridurre i tempi di convergenza e ad accelerare significativamente la riconvergenza dopo la perdita del segnale.
Orbi AR in Qinertia Cloud
Qinertia Cloud è una piattaforma web avanzata di post-processing GNSS basata su cloud, alimentata da Qinertia. Sfruttando la tecnologia all'avanguardia Orbi AR, Qinertia Cloud trasforma i tuoi dati GNSS grezzi in risultati ad alta precisione direttamente nel tuo browser web.
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