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In questo lavoro di tesi è stato realizzato, analizzato e migliorato un sistema di posizionamento globale sistema satellitare globale di navigazione, GNSS, basato su tecnologia RTK (Real Time Kinematic), GPS (Global Positioning System), ed integrato con navigazione inerziale utilizzando una piattaforma IMU (Inertial Measurement Unit).
L’elaborato espone inizialmente i concetti di base ed il principio di funzionamento dei dispositivi di posizionamento RTK, i quali sfruttano la ricezione della portante del segnale GPS da parte di due ricevitori GPS, uno detto base e l’altro detto rover, collegati a terra da un ponte radi. Nel momento in cui almeno cinque satelliti in comune sono agganciati da entrambi i ricevitori, il ricevitore base invia al rover informazioni tramite ponte radio sufficienti per ottenere soluzioni di posizionamento relativo e assoulto del rover con accuratezza dell’ordine di cm.
Il lavoro di tesi è stato svolto presso l’azienda P2C (Pure Power Control), che ha sede a Navacchio (PI), la quale ha acquistato un sistema commerciale RTK denominato Piksi Multi, prodotto dall’azienda americana SwiftNav. Il kit acquistato comprende: modulo principale GNSS RTK (contenente anche la IMU), evaulation board (scheda madre con interfacce esterne), modulo radio, antenna GPS, antenna radio, cavi di collegamento, alimentatori.
Nel lavoro di tesi questo hardware a disposizione è stato installato e configurato e testato per un funzionamento ottimale, inoltre le specifiche di tutte le componenti sono state analizzate in dettaglio. In particolare è stato realizzato un apposito alloggiamento, identico sia per il rover che per la base, che permette l’utilizzo dei ricevitori con alimentazione autonoma in movimento su veicoli.
L’alloggiamento progettato e realizzato risulta comodo per l’utilizzo dell’hardware in prove outdoor, in autonomia di alimentazione tramite batteria appositamente dimensionata.
I test stazionari hanno validato le prestazioni dichiarate dal costruttore, ma evidenziato una bassa affidabilità della integrità e della qualità della soluzione GNSS.
Utilizzando le misure della IMU a bordo delle schede è stata realizzata una integrazione strettamente accoppiata INS-GNSS, implementando le equazioni del moto a 6 gradi di libertà, e realizzando un filtro di Kalman esteso opportunamente dimensionato. Il sistema INS-GNSS ha dimostrato di portare un significativo miglioramento della affidabilità della soluzione di posizionamento. In ambiente Matlab è stato realizzato un toolbox in grado di acquisire, visualizzare ed analizzare i dati sia in post-processing sia in tempo reale.