Capitolo 4 - Prove sperimentali
Le prove sperimentali si sono svolte in data 18 marzo 2014 con la presenza di mare calmo ed in quasi assenza di vento. Si è stabilito di far eseguire alla MBN due passaggi parallelamente alla costa, un avvicinamento, un allontanamento ed un avvicinamento coincidente con il rientro in porto del mezzo; in ogni momento comunque la comunicazione con il mezzo cooperante era assicurata tramite un transceiver VHF.
4.1 Setup del laboratorio
Nel laboratorio radar si è provveduto a collegare tramite una connessione seriale l’output del video radar ad un elaboratore, il quale registrava i dati inviati dal tracciamento referenziandoli con il segnale di timing proveniente dal GPS receiver.
CABINET SWITCH CONSOLE PC Conn. SERIALE TIMING GPS Receiver MONITOR
Contemporaneamente a bordo della MBN il GPS portatile registrava i dati della posizione del natante in modo, una volta rientrati in porto, da poterli poi scaricare sul computer e procedere all’elaborazione.
4.2 Esecuzione delle misure
Il test e conseguente acquisizione dei dati sono cominciati alle ore 0825 UTC (le ore 0925 CET) con il mezzo cooperante che veniva inizialmente tracciato a 0,37 miglia nautiche di distanza dall’antenna e 271° di rilevamento. Questo poi eseguiva il passaggio davanti il CSSN descrivendo un piccolo semicerchio e concludendo questo primo step alle 0830 UTC.
Subito dopo il mezzo iniziava la seconda delle manovre concordate descrivendo un ampio semicerchio raggiungendo all’apice della traiettoria 1 miglio nautico di distanza dal radar. Questo passaggio si concludeva alle 0844 UTC.
La MBN ora si apprestava ad eseguire un breve tratto in avvicinamento verso la costa arrivando a 0,04 miglia nautiche dal radar per poi iniziare l’allontanamento perpendicolarmente al litorale alle 0854 UTC. Questa manovra si concludeva alle 0910 UTC ad una distanza di 2,07 miglia nautiche dall’antenna.
L’imbarcazione poi procedeva all’ultimo tratto in avvicinamento con conseguente rientro in porto e l’acquisizione dei dati si concludeva alle 0925 UTC.
Una volta ormeggiata la MBN, si procedeva a trasportare il GPS portatile in laboratorio ed a scaricare sull’elaboratore, tramite il programma apposito, i dati di posizione acquisiti durante la navigazione.
Si procedeva quindi ad estrapolare le informazioni utili all’elaborazione dai dati acquisiti tramite collegamento seriale tra la console radar ed il computer e dai dati registrati con il GPS dell’imbarcazione.
$RATTM,01,0.371,271.0,T,3.17,180.0,T,0.371,0.0,N,TGT,01,Q,,180540.43,M*50
In cui, senza entrare nei dettagli dello standard, le informazioni utili sono evidenziate in grassetto e sono nell’ordine: la sentence NMEA che comunica che i dati seguenti sono relativi al tracciamento di un bersaglio, la distanza in miglia nautiche dall’antenna, il rilevamento relativo all’antenna, la velocità in nodi del bersaglio e la direzione di movimento di quest’ultimo.
Per quanto riguarda i dati acquisiti dal ricevitore GPS questi si presentavano nella forma
POS: ____U:18/03/2014 8.15.10,422 43°31'36,702684"N 10°18'09,642686"E 3,158
In cui le informazioni utili, sempre evidenziate in grassetto, sono nell’ordine: l’orario dell’acquisizione, la latitudine e la longitudine a cui si trovava l’antenna e di conseguenza la MBN.
4.3 Acquisizione e formattazione dei dati utili
Si è proceduto quindi ad inserire le sole informazioni utili ai fini del test in un foglio di calcolo Excel tramite l’apposita funzione di caricamento dei dati da file di testo.Per quanto riguarda i dati acquisiti dal ricevitore GPS, questi sono stati inseriti in una struttura del tipo riportato in figura sotto.
FIGURA 16. FORMATTAZIONE DEI DATI GPS
Nello specifico si vedono le coordinate in gradi, minuti e secondi (ddd°mm’ss’’) insieme alle coordinate in gradi decimali (ddd°.ffffffff) sia dell’antenna radar che del ricevitore GPS, l’ora di acquisizione delle informazioni, l’altezza del ricevitore GPS e dell’antenna e la distanza ed il rilevamento tra i due punti in esame.
La distanza in radianti è stata calcolata tramite la formula
[ ] = ( ) ( ) + ( ) ( ) −
ampiamente disponibilie in una miriade di linguaggi di programmazione sul web; il punto a si riferisce al GPS, mentre il punto b è la posizione dell’antenna e le coordinate sono state convertite in radianti prima di essere inserite nella formula.
Le altre due distanze non sono altro che la conversione della misura in radianti in metri e miglia nautiche.
Per quanto riguarda il rilevamento tra i due punti si è ricorso alla formula
[°] = 2 − ( ) , ( ) ( )
− ( ) ( ) −
con le coordinate sempre convertite in radianti per il calcolo e la riconversione finale in gradi per la presentazione.
Per i dati acquisiti dal tracciamento radar invece si è provveduto a formattarli nel seguente modo:
FIGURA 17. FORMATTAZIONE DEI DATI DA RADAR TRACKING
Si notano anche qui le coordinate dell’antenna al CSSN ITE, mentre nelle colonne dei dati sono presenti l’ora UTC, la distanza ed il rilevamento ottenuti dai dati registrati, mentre nelle colonne in arancione sono visibili le coordinate calcolate a partire dalle informazioni di distanza e rilevamento secondo le formule seguenti.
[ ] = + 2[ ( ) ( ∙ ) ( ), ( ∙ ) −
( ) ( )]
dove k è il rapporto tra la misura del miglio nautico in chilometri ed il raggio terrestre sempre in chilometri e tutte le misure di latitudine e longitudine sono espresse in radianti.
A fianco vengono poi riportate le coordinate GPS già analizzate riferite all’orario di acquisizione dei dati radar e successivamente vengono riportate le differenze tra le due coppie di coordinate secondo le formule, già definite precedentemente, insieme alla differenza di misura in rilevamento.
Inserendo poi i dati così ottenuti in Google Earth con un plugin generato tramite uno script Excel2KML, facilmente reperibile in rete, si è potuta visualizzare la serie di punti acquisiti dal GPS e dal radar.
FIGURA 18. SCREENSHOT CHE RIPORTA LA SEQUENZA DEI PUNTI ACQUISITI TRAMITE GPS (IN VERDE) E I PUNTI ACQUISITI DAI DATI RADAR (IN ROSSO)
È subito evidente la presenza di un errore di misura da parte del radar infatti in figura è possibile vedere lo scarto tra i due punti più lontani delle tracce, separati da ben 0,39 miglia nautiche.
