Posizionamento e Navigazione:

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Posizionamento e Navigazione:

attività del Laboratorio di Topografia

Fabio Radicioni

Università degli Studi di Perugia

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Workshop “MMV: dalla guida autonoma al Catasto Strade” boratorio di Topografia – Università degli Studi di Perugia, 7 Marzo 2008

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EPN EPN 19971997

L’Università di Perugia ha installato la prima stazione permanente in Umbria (UNPG) Dal 1997 UNPG fa parte della rete EUREF EPN

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“MMV: dalla guida autonoma al Catasto Strade” di Topografia – Università degli Studi di Perugia, 7 Marzo 2008

UNPGUNPG: ricerca: ricerca

ITRS ETRS89

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orkshop “MMV: dalla guida autonoma al Catasto Strade” boratorio di Topografia – Università degli Studi di Perugia, 7 Marzo 2008

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1999: Rete

1999: Rete LabTopoLabTopo

La rete LABTOPO, nata partendo da UNPG, comprende attualmente 21 stazioni in Umbria e regioni limitrofe, di proprietà di soggetti pubblici e privati

Finalità:

- archiviazione e distribuzione dei dati dei soggetti coinvolti

- supporto alla ricerca in vari settori - sperimentazione e diffusione di

tecniche di posizionamento satellitari

Ricevitori tutti GPS+GLONASS

Centro di raccolta e analisi dei dati a Perugia (DICA - Facoltà di Ingegneria) Funzionamento attuale: fornitura di files RINEX per post-processamento a 30s, 5s, 1s

http://labtopo.ing.unipg.it/labtopo/index.php

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LabTopo

LabTopo:ricercaricerca

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2004:

2004: gpsumbriagpsumbria

• 5 stazioni preesistenti (gestione Università di Perugia)

• 5 nuove stazioni realizzate dalla Regione

• Totale 10 stazioni (a Perugia stazione doppia per backup e controllo integrità dati)

• Centro di controllo a Perugia (Università)

• Interdistanza media stazioni ~ 40 km: densità più elevata rispetto ad altre reti, è una scelta di

progetto che comporta alcuni sensibili vantaggi:

– possibilità di soluzioni NRTK anche in caso di malfunzionamento di una o più stazioni

– possibilità di soluzioni RTK < 20 km in caso di malfunzionamento del centro di controllo – riduzione dei tempi di fissaggio ambiguità

• Rete progettata per fornire servizi 24/24 h:

• servizi in post-processamento (max 1 Hz)

• Servizi in tempo reale (NRTK)

www.gpsumbria.it

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Hardware Stazioni Permanenti

• Ricevitori GPS+GLONASS doppia frequenza (Topcon Odyssey RS)

• Antenne choke-ring Topcon CR-3 calibrate

• PC server locale con mirroring

• Collegamento a rete intranet della regione

(Com.Net – siti ubicati presso sedi comunali) con doppio IP (Ethernet del ricevitore e PC locale)

• Orologio al rubidio

• Stazione meteo

Hardware Centro Controllo

• Dati per Post-processamento: Server per

archiviazione dati (NAS) e Server di distribuzione web (Linux)

• Dati per il Tempo Reale: Server per calcolo rete in R.T. e server per la distribuzione delle correzioni in R.T.

2004: gpsumbria 2004: gpsumbria

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8 In attesa di una definitiva

regolamentazione del servizio l’accesso ai dati RINEX per post- processamento a intervalli di 30s, 5s e 1s è attualmente libero

Il sito oltre ai dati contiene le monografie delle stazioni con le coordinate ETRF89 (IGM95), IGb00, Roma40 e ED50

2004: GPSUmbria 2004: GPSUmbria

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GPS: Sviluppi GPS: Sviluppi

Sistema di

Posizionamento europeo

GALILEO

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10 Dipendente dall’ambiente Preciso ed affidabile

Capacita’ di misurare l’assetto

Dipendente dalla diretta osservabilità dei satelliti Unità autonoma

Indipendenza

Alta Alta

Accuratezza a breve termine

Alta Bassa

Accuratezza a lungo termine

Bassa (1-10 Hz) Alta (50-100 Hz)

Frequenza output

GPS PROPRIETA’ INS

Integrazione

Integrazione GPS/INSGPS/INS

GPS e INS hanno caratteristiche complementari

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“MMV: dalla guida autonoma al Catasto Strade” di Topografia – Università degli Studi di Perugia, 7 Marzo 2008 FILTRO DI KALMAN

PER NAVIGAZIONE GPS/INS

“Loosely Coupled”

INS Utente inerziale Pos & Vel

-

GPS ^GPS

Pos & Vel

Filtro di Kalman

- +

Errori di Misura

Errori GPS meno errori INS (“vere”) Differenze di Pos & Vel in uscita

Stime degli errori Pos & Vel Inerziali

+

I modelli statistici

consentono una stima

“ottima” degli errori del GPS E INS

Pos & Vel Utente Migliore stima

Integrazione

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12

FILTRO DI KALMAN

PER NAVIGAZIONE GPS/INS

“Tightly Coupled”

INS Utente inerziale Pos & Vel

GPS Range & Doppler misurati

Filtro di Kalman

- +

Misura degli errori GPS meno gli errori predetti INS(“vere” differenze di range e Doppler in uscita)

Stime degli errori Utente Pos & Vel

I modelli statistici

consentono una stima

“ottima” degli errori del GPS E INS

Pos & Vel Utente Migliore stima

Predizione Range &

Doppler

Effemeridi

+

- ^ResiduiRange &

Doppler

Integrazione

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Integrazione

Integrazione GPS/INS: sperimentazione 1 (OXTS rt3040)GPS/INS: sperimentazione 1 (OXTS rt3040)

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Integrazione

Integrazione GPS/INS: sperimentazione 2 GPS/INS: sperimentazione 2 (POSLV 420 - DMI)(POSLV 420 - DMI)

. Pos & Vel

. Biases (derive)

. Angoli di orientamento Università di Perugia – Italeco S.P.A.

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POS (GPS+IMU): parametri cinematici con continuità POS (GPS+IMU): parametri cinematici con continuità

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MMV: altri sensori (Camere, laser scanning ….) MMV: altri sensori (Camere, laser scanning ….)

GeoMòbil – Institut Cartografic de Catalunya

Sistema di posizionamento ed assetto GPS+ INS (POS)

• Genera informazioni continue sulla posizione (X,Y,Z) e l’assetto (ω,θ,κ) del veicolo anche in condizioni di difficile ricezione GPS;

• Dati cinematici ad alta frequenza (200 Hz);

• Opera con la normale velocità del traffico;

• Dati cinematici in Real Time o in post elaborazione (accuratezza massima)

• POS integrato con altri sensori per la cattura di informazioni georeferenziate (Camere, LIDAR….)

• Con gli elementi di orientamento esterno (X,Y,Z; ω,θ,κ) (fotogrammi e immagini LIDAR)

• Cattura di dati GIS (automatica e manuale)

• Catasto strade

• analisi della pavimentazione stradale (geometria, condizioni, rotture,…. )

• Aggiornamento dati GIS semplice e veloce

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DARPA: 2007 Urban Challange

DARPA: 2007 Urban Challange (3 nov. 2007 - Victorville ,Ca)(3 nov. 2007 - Victorville ,Ca)

1° Tartan Racing

Carnegie Mellon University Pittsburg, Pennsylvania

2° Stanford Racing Stanford University Palo Alto, California

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