GNSS: tutto ciò che devi sapere.

Introduzione

Prima di esaminare la storia del Global Navigation Satellite System (GNSS, GNSS; di seguito denominato GNSS) o cinematica in tempo reale (RTK o Real Time Kinematic)

Questa è una panoramica di base del sistema di navigazione satellitare come lo conosciamo, ma oggi facciamo un ulteriore passo avanti per discutere di un sistema di navigazione satellitare avanzato noto come GNSS. Qualsiasi sistema di navigazione satellitare con capacità di copertura globale è chiamato sistema di navigazione satellitare globale o GNSS. Ma non è tutto. Il GNSS ha un'arma segreta...

Una tecnologia su cui il GNSS fa spesso affidamento è la cinematica in tempo reale, o RTK. La cinematica in tempo reale è una tecnica di posizionamento satellitare globale che aiuta il GNSS a migliorare l'affidabilità e la precisione dei dati target. Quando si tratta di posizionamento, posizionamento e massima precisione, la combinazione di GNSS con RTK aumenta un livello di precisione diverso da qualsiasi altra cosa. RTK amplifica il segnale di fase scambiato tra il trasmettitore e il ricevitore, fornendo così una precisione a livello di centimetri e una correzione del segnale in tempo reale.

Che cos'è il GNSS o il sistema globale di navigazione satellitare?

I sistemi globali di navigazione satellitare sono stati originariamente sviluppati dall'aeronautica statunitense, quando la tecnologia era chiamata Global Positioning System, o GPS, e poteva essere utilizzata solo dall'esercito statunitense. Nel tempo, la tecnologia GPS è diventata disponibile per tutti su questo pianeta. Ora che ogni smartphone dotato di GPS è facilmente accessibile a tutti, i governi di diversi paesi hanno deciso di portare questa tecnologia a un livello più avanzato, accurato e a lungo termine. Pertanto, l'emergere di sistemi globali di navigazione satellitare o GNSS è diventato un fenomeno ufficiale per i consumatori del settore privato.

Attualmente, oltre agli Stati Uniti, GLONASS della Russia e Galileo dell'Unione europea sono i due principali GNSS operativi che operano sulla superficie del nostro pianeta. Con l'avvento della tecnologia GNSS, iniziarono ad operare molte tecnologie assistive, note come Regional Navigation Systems. Il concetto tecnologico è lo stesso del GNSS, ma copre meno aree geografiche.

Come funziona il sistema globale di navigazione satellitare o GNSS?​​

I satelliti GNSS hanno due onde portanti registrate nella banda L, ovvero L1 (1575,42 MHz) e L2 (1227,60 MHz). Lo scopo principale di queste due lunghezze d'onda è trasmettere segnali da un satellite collegato alla superficie terrestre. Secondo Techopedia, l'uso della tecnologia in banda L può ridurre il sovraccarico fornendo una connessione affidabile e meno soggetta a interruzioni. L'introduzione di bande L con il corretto posizionamento dell'antenna offre una serie di vantaggi per droni agricoli

D'altra parte, i ricevitori GNSS situati sulla superficie terrestre sono costituiti da un'antenna e da un'unità di elaborazione. Lo scopo dell'antenna è ricevere segnali codificati dai satelliti collegati e il compito dell'unità di elaborazione è decodificare i segnali in informazioni significative.

Nota: per determinare la posizione di un ricevitore, il GNSS deve raccogliere dati da almeno tre satelliti separati.

Ciascun satellite GNSS orbita attorno alla Terra a un intervallo di 11 ore 58 minuti e 2 secondi. Le informazioni sull'ora trasmesse dal satellite vengono trasmesse tramite codici in modo che il ricevitore possa determinare l'intervallo di tempo durante il quale è stato trasmesso il codice.

I segnali trasmessi dal satellite contengono dati codificati che aiutano i ricevitori a individuare la sua posizione e il ricevitore stesso si posiziona esattamente in base alla posizione del satellite.

Il ricevitore IC calcola la differenza di tempo tra l'ora di trasmissione e l'ora di ricezione del segnale codificato. Una volta che il ricevitore è posizionato esattamente rispetto al satellite, l'unità di elaborazione traduce la posizione del ricevitore in termini di latitudine, longitudine e altitudine. Quindi, sulla base di questo semplice concetto, ogni GNSS opera sulla superficie di questo pianeta.

Applicazioni dei servizi globali di navigazione satellitare

L'avvento della tecnologia GNSS ha modificato il concetto di rilevamento della posizione con un alto grado di precisione e ampio raggio di copertura. Esistono diverse importanti applicazioni GNSS che hanno aiutato il mondo a vedere un futuro migliore.

GNSS per la navigazione

Tra tutte le altre tecnologie, il concetto di GNSS ha avuto un impatto notevole sulla tecnologia di navigazione. Recentemente, il GNSS è stato incorporato nell'industria automobilistica, ora quasi tutte le aziende automobilistiche stanno integrando la tecnologia GNSS nei loro modelli di auto. L'integrazione della tecnologia GNSS aiuta il conducente a navigare facilmente su percorsi sconosciuti per esplorare le strade del mondo.

L'uso del GNSS nei sistemi di navigazione non è limitato alle automobili, poiché la tecnologia è ora ampiamente utilizzata anche negli aerei. La mappatura preliminare del terreno e gli aggiornamenti del terreno in tempo reale dal GNSS consentono ai piloti di evitare collisioni nel traffico aereo. Inoltre, il GNSS utilizzato nelle cabine di pilotaggio degli aerei utilizza anche tecnologie come WAAS o GBAS (LAAS) per migliorare la precisione della rotta.

Cos'è WAAS?

A differenza dei tradizionali ausili alla navigazione a terra, il Wide Area Augmentation System (WAAS) fornisce servizi di navigazione in tutto il National Airspace System o NAS in breve). WAAS fornisce informazioni aggiuntive ai ricevitori GPS/WAAS per migliorare la precisione e l'integrità delle stime della posizione corrente.

Che cos'è GBAS o LAAS?

Storicamente, la Federal Aviation Administration (FAA) una volta si riferiva a ciò che oggi chiamiamo GBAS, LAAS. Secondo il sito web della Federal Aviation Administration, il Ground-Based Augmentation System (GBAS) è un sistema che fornisce correzioni differenziali e monitoraggio dell'integrità dei sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS).

Oltre all'ampia gamma di applicazioni del GNSS in automobili e aerei, il GNSS viene utilizzato anche per la navigazione di barche/yacht e navi sulla superficie dell'acqua.

Nota: le navi utilizzano anche un blocco funzionale GNSS chiamato "Uomo in mare" o abbr. ASSALIRE. Questa funzione consente all'equipaggio della nave di individuare la posizione di una persona caduta in mare.

GNSS per il rilevamento e la cartografia geologica

Il rilevamento geodetico e la cartografia geologica è un'altra importante applicazione del GNSS. La maggior parte dei ricevitori GNSS utilizza i dati del segnale generati alla frequenza dell'onda L1 per eseguire la mappatura geologica. È dotato di un oscillatore al cristallo di precisione che aiuta l'onda a ridurre gli errori di clock durante la mappatura. I ricercatori possono anche effettuare misurazioni estremamente accurate calcolando l'offset appropriato tra i sensori GNSS.

Ad esempio, se un'area che si deforma attivamente (ad esempio un vulcano) è circondata da diverse stazioni riceventi, il GNSS può essere utile per rilevare qualsiasi tipo di deformazione o movimento del suolo.

Applicazioni GNSS in altri settori

Oltre alle applicazioni GNSS di cui sopra, quelle importanti includono anche:

1. Satellite mobile
2. Servizi di emergenza e precisione basati sulla posizione
3. Miglioramento delle previsioni meteorologiche
4. Geocodifica fotografica
5. Marketing e altro

Dispositivo di misurazione inerziale o sensori INS

L'unità di misurazione inerziale (IMU) svolge un ruolo fondamentale nei sistemi globali di navigazione satellitare. Come discusso in precedenza, il sistema GNSS raccoglie segnali di dati da almeno tre dei satelliti in orbita, dove ogni segnale ricevuto dai ricevitori è incredibilmente accurato.

Tuttavia, se il segnale è ostruito da ostacoli come alberi, massi o edifici, il segnale non può più fornire un posizionamento accurato. Un'unità di misura inerziale è una sorta di sensore inerziale che calcola la rotazione e l'accelerazione di un corpo in movimento per determinarne la posizione nello spazio.

Entriamo un po' più nel dettaglio

L'IMU è composta da 6 sensori aggiuntivi posti lungo altri tre assi ortogonali, dove ognuno di essi è composto anche da un accelerometro e da un giroscopio. Il compito dell'accelerometro è misurare l'accelerazione lineare di un corpo in movimento, mentre il giroscopio misura l'accelerazione di rotazione. Pertanto, calcolando i valori di questi due sensori, il sistema può facilmente determinare l'esatta posizione del corpo in movimento. In tandem, GNSS e IMU forniscono agli utenti finali soluzioni di navigazione più potenti e precise.

Riassumendo

Grazie ai recenti progressi tecnologici, molti concetti e tecnologie hanno cambiato significativamente il campo di gioco della robotica, delle comunicazioni satellitari e della navigazione come li conosciamo. Il Global Navigation Satellite System è un attore chiave tra le tecnologie innovative che hanno migliorato la vita di tutti i giorni come la conosciamo oggi. Inoltre, RTK fornisce al GNSS una precisione centimetrica con correzioni del segnale in tempo reale. La combinazione di GNSS e RTK fornisce la massima precisione e la massima qualità di tracciamento di cui hai bisogno. Dopotutto, GNSS e RTK sono la combinazione più potente oggi sul mercato.

In questa panoramica, abbiamo esplorato tutte le possibili aree per il GNSS e discusso in dettaglio i suoi concetti, principi operativi e applicazioni. Ci auguriamo che il materiale presentato ti abbia pienamente informato sulla tecnologia GNSS, illuminato e ispirato a raggiungere i tuoi obiettivi. Grazie per l'attenzione.