1. Applicazioni di navigazione

Possibili applicazioni
A.A. 2006/07
Laurea Specialistica in Ingegneria Informatica,
Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio
Car navigation
Car navigation
Si distingue la doppia
direzione di marcia
Ricostruzione percorso del
treno (precisioni differenti)
Car navigation
GPS 597 - eBonTek
TomTom portable car navigator
Connessione
BluTooth
Palmare
• GIS (es. ArcPad)
• WebGIS (map server)
Controllo del traffico
Oltre alla navigazione del singolo veicolo, è possibile sfruttare le
informazioni di navigazione per controllare il traffico (e i
trasporti in genere, ITS).
Interdisciplinarità
• cartografia numerica (GIS)
• telematica
• ricerca operativa (per ottimizzazione percorsi, ecc.)
•…
•…
Pedestrian
navigation
GPS convenzionali solo per
applicazioni OUTDOOR
L’uso del GPS in ambienti
chiusi (quando funzionante),
o con numerosi ostacoli,
non garantisce precisioni
sufficienti.
Æ Necessita sensori ausiliari
RFID
Sono rilevatori di passaggio. Vantaggi principali rispetto a codici a barre:
Non deve essere visibile per
essere letto
•
L'identificazione e la verifica
avviene in 10/100 di secondo
•
Lettore RFID
Tag RFID
Pseudoliti
Lo PSEUDOLITE (pseudo-satellite) e' un trasmettitore GPS installato in modo
stabile a terra.
I segnali emessi degli pseudoliti simulano quelli emessi dai satelliti, consentendo
una localizzazione accurata ed affidabile in ambienti ostili come i canyon urbani
oppure in ambienti indoor.
Navigazione geodetica
• L’obiettivo principale NON è la navigazione fine a se
stessa (posizione, velocità e assetto di un veicolo)
• MA il veicolo viene usato come piattaforma geodetica
mobile per altri sensori, che risultano così georeferenziati
• Il processamento in tempo reale può essere utile, ma non
è indispensabile come nel caso del controllo del veicolo.
• Il processamento a posteriori permette di ottenere la
traiettoria ottimale
Mobile mapping
• Sistemi multi-sensore che ospitano (integrano) su singola
piattaforma sistema di navigazione/posizionamento e
sistemi di acquisizione dati di varia natura
• Componenti strutturali
– Sistema di posizionamento: GPS, Inerziale, Odometro, ecc.
– Sensori: telecamere (B/W, RGB, IR); laser scanner; sensori
per misura del livello di inquinamento, di resistenza della
pavimentazione, ecc.
– Sistema di acquisizione dati, memorizzazione e sincronizzazione
mobile platform
navigation
sensors
image/signal
sensors
cts
u
d
o
r
p
digital
maps
GIS
data
images,
videos
Mobile mapping
Piattaforme:
- Veicoli da strada, in genere furgoni
- Veicoli ferroviari
- Aeromobili (aerei ed elicotteri)
Motivazioni/spinte allo sviluppo di MM
- diffusione del GPS, caduta di prezzo degli INS
- diffusione dei GIS
Prospettive: autonomous vehicles navigation
Mobile mapping
GPS / INS
Odometro:
sostanzialmente un contagiri,
per calcolare la distanza
percorsa
Mobile mapping
Mobile mapping
Navigazione urbana:
- catasto strade, cartografia a grande scala
- localizzazione impianti/arredo urbano/ecc.
Controllo pavimentazione
©2007 Applanix Corp., All Rights Reserved
Mobile mapping
Applicazioni per ferrovia: controllo di gallerie, rilievo passaggi a livello,
controllo traffico ferroviario, ecc.
Sistema ottico
per rilievo rotaie
©2007 Applanix Corp., All Rights Reserved
Mobile mapping
Applicazioni navali: batimetria, controllo condotte, esplorazioni petrolifere
Batimetria ottenuta tramite
sonar (Los Angeles)
©2007 Applanix Corp., All Rights Reserved
Mobile mapping
Applicazioni da aereo: laser scanning (LIDAR), fotogrammetria aerea,
radar altimetria, SAR
LIDAR
Distanziometro montato su aereo/elicottero o su veicolo a terra o
posizionato in un punto fermo
Per mobile mapping ci si
riferisce solitamente a questo
tipo di rilievo da terra, però il
concetto vale in senso generale.
LIDAR
Riflessione multipla
Per quota di volo dell’ordine di 800 m,
accuratezza verticale di 15 cm, mentre
in planimetria circa 30 cm
Può essere utilizzata per
- separare DTM da DSM
- riconoscere oggetti sul terreno
Misura del campo di gravitazionale
terrestre da satellite
Il satellite in orbita intorno alla terra può essere considerato una
proof-mass soggetta al campo gravitazionale terrestre.
Conoscendo l’orbita del satellite si può ricavare in maniera indiretta
il potenziale gravitazionale terrestre.
Problemi:
• il satellite può essere tracciato da terra per brevi periodi di tempo
GPS a bordo del satellite per calcolo dell’orbita
• l’effetto della gravità è più significativo a basse quote, dove
maggiore è il drag atmosferico
accelerometri a bordo per misura delle forze di attrito
Misura del campo di gravitazionale
terrestre da satellite
Con lo sviluppo di ricevitori GPS dedicati a satelliti geodetici e con
lo sviluppo di accelerometri con precisioni elevatissime (~10-11 m/s2)
tre missioni sono state progettate: CHAMP / GRACE / GOCE
Navigazione e controllo
Navigazione geodetica Æ posizionamento di un sensore montato
su un veicolo in movimento
Navigazione “classica” Æ controllo in tempo reale della traiettoria
e guida del veicolo
Aeronautica civile:
per es. pilota automatico
Aeronautica militare:
per es. controllo di missili
Navigazione e robotica
La navigazione “autonoma” è strettamente connessa con la robotica,
nel senso che, a parte posizionamento e guida in tempo reale, sono
richieste nozioni di intelligenza artificiale (per es. computer vision) e
ingegneria meccanica.
La Grand Challenge è una competizione organizzata dal
Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency) tra
diversi centri di ricerca e università per lo sviluppo di
veicoli “unmanned”.
Il vincitore è un veicolo la cui
navigazione era basata su 6
laser-scanner (altri erano basati
su fotocamere), oltre a sistemi
GPS, odometri, ecc.
Stanford Volkswagen Tuareg “Stanley”
Navigazione e robotica
Possibilità di tesi sullo sviluppo della parte di navigazione
di un taglia-erba automatico per campo da golf.