Nozioni base per la localizzazione telemetrica di un animale

Per meglio comprendere come si usa praticamente l’attrezzatura ricevente, immaginiamo di dover localizzare un cinghiale dotato di un radiocollare di una data frequenza in MHz, con distanza massima di ricezione pari a 20 km, e procediamo per fasi.

Il primo passo che dobbiamo compiere è capire in quale zona dell’area di studio si trova il nostro soggetto.

• Area di presenza del soggetto

Per questa prima fase conviene montare sul tetto di un automezzo l'antenna dipolo a singolo elemento e, dopo aver impostato la frequenza del radiocollare sulla ricevente, ruotare le manopole per aumentare il tono e il

avvertendo così anche i segnali deboli provenienti da un collare lontano; così facendo aumenterò però il rumore di sottofondo.

A questo punto percorrerò a bassa velocità un reticolo di strade che vada a coprire tutta l'area, sino a quando riceverò il segnale.

Abbiamo scelto questa antenna al posto della Yagi direzionale proprio perché ricevendo il segnale a 360 gradi, mi assicura una copertura uniforme di rilievo (entro la distanza di ricezione consentita dalle nostre apparecchiature) accelerando il lavoro.

Una volta captato il segnale proverò a localizzare la sua direzione di provenienza utilizzando l'antenna Yagi direzionale. Prima conviene però

"pulire" il segnale che ricevo; infatti le onde elettromagnetiche che vengono ricevute dalla mia radio sono formate dall'unione di 3 diverse componenti:

- Signal: segnale utile (quello che mi interessa e che voglio isolare dalle altre due che formano il rumore di fondo);

- Noise: rumore;

- Distorsion: distorsione.

• Pulizia del segnale

Per poterlo fare, dopo aver puntato l'antenna Yagi verso la direzione da dove ricevo il segnale con intensità maggiore, ruoto la manopola del

guadagno (in modo da diminuirlo) sino a quando ottengo una diminuzione del rumore di sottofondo evidenziando invece il bip del segnale utile. Ora ruoto la manopola del tono sino a quando il suono del bip risulterà senza echi e “secco”.

A questo punto posso procedere a localizzare la direzione precisa del segnale.

• Localizzazione della direzione di provenienza del segnale Per farlo posso usare due diverse tecniche:

- tecnica del segnale più forte (Loudest Signal Method): consiste nel ruotare l'antenna nella direzione da cui proviene con maggior forza il

segnale. In questa determinazione mi è di aiuto la scala graduata dell'amperometro presente sulla ricevente.

- tecnica della bisettrice (Null Average Method): dalla direzione in cui ricevo il segnale con maggiore intensità (fig. 3.6 A) sposto poi l'antenna lentamente verso destra sino a quando il segnale scompare, registrando questa direzione mediante una bussola (fig. 3.6 B). Ora si ripete il procedimento verso sinistra (fig. 3.6 C). In questo modo ottengo un angolo di cui io sono il vertice; la direzione del radiocollare è data dalla bisettrice dell'angolo così ottenuto.(fig. 3.6 D).

In questo modo ho però stabilito solamente la direzione in cui si trova l'animale, ma non il punto di presenza del mio cinghiale. In altre parole il cinghiale può trovarsi in qualsiasi punto lungo la direttrice individuata, posto tra me e i 20 Km corrispondenti alla distanza massima di ricezione del segnale (figura 3.7)

Figura 3.7 Direttrice su cui si trova il nostro animale

Generalmente, ma in modo improprio, si dice che ho effettuato un

bearing, cioè un rilevamento sull’animale che, ripeto, mi indica solo la

direzione in cui è il mio soggetto e non la sua localizzazione.

Per avere già una prima idea della sua localizzazione, anche se in modo molto impreciso, può essere utile effettuare dei test preventivi del rapporto valore di apertura del guadagno/distanza del radiocollare. Una tecnica molto più precisa è quella di effettuare una triangolazione di diversi

segnali. (Franco Mari, 2002).

Riguardo all’applicazione di questa tecnica per ottenere dati di localizzazione attendibili sono stati scritti moltissimi lavori scientifici, qui ci limiteremo a dare delle indicazioni generali per comprendere il funzionamento di questo metodo che è stato applicato per svolgere il lavoro di raccolta dati presentato nella mia tesi.

• Determinazione della posizione del soggetto mediante triangolazione Il modo migliore è quello di utilizzare almeno due operatori, ma non nel mio caso, che in contatto radio procedano contemporaneamente a determinare la direzione di provenienza del segnale come descritto precedentemente, e, dopo aver rilevato con una bussola i gradi di provenienza del segnale, riportarlo sulla carta topografica della zona.

Il punto d’incontro delle due linee così ottenute darà un’idea della posizione (fix) dell’animale.

Figura 3.8 Esecuzione di un fix per la localizzazione dell’animale con due operatori

In teoria per ottenere una localizzazione accurata sarebbe preferibile: - che la posizione reciproca dei due rilevatori fosse tale che tra le loro due linee di localizzazione fosse compreso un angolo il più vicino possibile ad un angolo retto (90°)

- utilizzare almeno tre rilevamenti per determinare la posizione del collare, in quanto usandone solo due si può incorrere in errori di diverso tipo dovuti per esempio a caratteristiche topografiche che possano riflettere il segnale o causare interferenze

L’utilizzo però di un numero di bearing maggiore di 2 deve essere tenuto in debita considerazione al momento della scelta della tecnica da utilizzare per determinare la localizzazione del soggetto.

Purtroppo però lavorare per lungo tempo potendo contare su due/tre operatori preparati per effettuare le localizzazioni contemporaneamente, non sempre risulta possibile visto il grande sforzo di personale e attrezzature che richiederebbe.

Il più delle volte si lavora da soli, come nel mio caso, e allora è importante che il radiocollare sia munito di sensore di movimento. In questo modo, mentre mi sposto il più velocemente possibile per effettuare il secondo rilevamento, posso sapere se l’animale è fermo (e quindi ottengo una localizzazione accurata) o si sta spostando.

Infatti se le localizzazioni non vengono prese simultaneamente da due o tre punti, l’eventuale spostamento dell’animale (figura 3.10) tra una localizzazione e l’altra può generare un’errata posizione.

Figura 3.10 Errore di localizzazione dovuto allo spostamento dell’animale

v Poligono d’errore

Da quanto abbiamo visto sino ad ora, risulterebbe che, dal punto di intersezione delle rette originate dalla triangolazione, otteniamo un punto che corrisponde alla posizione dell’animale in quel momento.

In effetti anche la migliore antenna direzionale che possiamo usare ha una precisione limitata, così quello che otteniamo non è solamente la linea retta corrispondente alla direzione del segnale, ma un angolo (figura 3.11) che tiene conto dell’imprecisione dovuta al sistema. In questo modo la reale posizione dell’animale in quel momento non è localizzata in un punto, bensì si trova all’interno dall’area formata dall’intersezione dei vari angoli, detta

poligono d’errore. (Franco Mari, 2002).

Figura 3.11 Angoli e poligoni d’errore

• Poligono d’errore comune alle due localizzazioni

In generale si è visto che rispetto all’uso del poligono di errore per stimare la posizione occupata dal soggetto radiocollarato, è più attendibile utilizzare una diversa metodologia di analisi che, pur basandosi sugli stessi principi, permette l’utilizzo di un numero di bearing maggiore di 2; si parlerà allora di ellisse di errore (figura 3.12 seguente).

Figura 3.12 – Area di localizzazione del soggetto radiocollarato corrispondente all’ellisse determinata mediante più bearing