La navigazione satellitare con moduli RTK

La navigazione satellitare in tempo reale (RTK, Real Time Kinematic) è una tecnica utilizzata per migliorare la precisione dei dati di posizione derivanti da sistemi di posizionamento satellitari quali GPS, GLONASS e Galileo. L'elevata precisione dell'ordine dei cm rende tale tecnologia di notevole interesse per molteplici applicazioni di indagine e navigazione aerea.

Introduzione

La distanza tra un ricevitore di navigazione satellitare e il corrispondente satellite può essere calcolata in accordo al tempo necessario per un segnale a percorrere la distanza satellite-ricevitore. L'accuratezza della misura è essenzialmente una funzione della capacità hardware/software del ricevitore per elaborare accuratamente i segnali provenienti dal satellite, e nello stesso tempo analizzare ulteriori fonti di errore a causa di ritardi ionosferici e troposferici, multipath, orologio satellitare ecc. RTK utilizza una stazione base fissa e un rover per ridurre l'errore di posizione del rover stesso. La stazione base trasmette i dati di correzione al rover. Ci sono tre considerazioni importanti da sottolineare riguardanti il collegamento tra la stazione di riferimento o stazione base e il rover: entrambi osservano lo stesso set di satelliti; la base invia tutte le sue posizioni e le osservazioni dei satelliti al rover; quest'ultimo combina le osservazioni per calcolare una posizione utilizzando algoritmi RTK.

In pratica, i sistemi RTK utilizzano un singolo ricevitore di base e un numero di unità mobili. La stazione base determinerà la fase del vettore e le unità mobili confrontano le proprie misurazioni di fase con quelle ricevute dalla stazione base. Ci sono diversi modi per trasmettere un segnale di correzione dalla stazione di base a quella mobile. Un classico modo per ottenere la trasmissione del segnale in tempo reale e a basso costo è quello di utilizzare un modem radiofonico, tipicamente nella banda UHF. Nella maggior parte dei paesi, alcune frequenze sono allocate specificamente per scopi RTK. La tipica precisione nominale di questi sistemi è di 1 centimetro ± 2 parti per milione (ppm) in orizzontale e 2 centimetri ± 2 ppm in verticale. RTK ha anche trovato usi in sistemi a guida autonoma, agricoltura di precisione e sistemi di controllo macchina. Il metodo VRS (Virtual Reference Station) estende l'utilizzo di RTK in un'intera area di una rete di stazione di riferimento. L'affidabilità e la precisione operativa dipendono dalla densità e dalle capacità della rete della stazione di riferimento. Una rete CORS è un insieme di stazioni base RTK che trasmettono correzioni, di solito su una connessione Internet. La precisione aumenta in una rete CORS poichè più di una stazione garantisce il corretto posizionamento e protegge da una falsa inizializzazione di una singola stazione base (figura 1).

Figura 1: principio schematico di funzionamento di un sistema RTK

Il mercato

I moduli NEO-M8P della u-blox combinano il motore di posizionamento M8 ad alte prestazioni con la tecnologia Real Time Kinematic (RTK) di U-blox. Il modello NEO-M8P offre prestazioni GNSS a livello di cm per soddisfare le esigenze dei veicoli senza equipaggio e di altre applicazioni di controllo della macchina che richiedono una guida precisa. La tecnologia RTK di u-blox introduce il concetto di "rover" (NEO-M8P-0) e una "base" (NEO-M8P-2) sulla piattaforma M8 per ottenere un'incredibile accuratezza di qualche cm in ambienti aperti. Come introdotto nel paragrafo precedente, il modulo base trasmette correzioni tramite il protocollo RTCM al modulo rover tramite un collegamento di comunicazione, questo consente al rover di emettere la propria posizione rispetto alla base con precisione dell'ordine dei cm. Le principali applicazioni comprendono UAV, veicoli senza equipaggio e sistemi di orientamento [...]

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