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GPS, GPS differenziale e RTK per droni

I droni dipendono dal posizionamento preciso nello spazio.

Come funzionano il GPS, il GPS differenziale o l’RTK con i droni?

File:GPS-24 satellite.png

GPS

Esistono diversi sistemi di navigazione satellitare attivi chiamati GNSS (Global Navigation Satellite System) che possono essere utilizzati per scopi civili. Il più conosciuto è il GPS (USA), ci sono anche GLONASS (Russia), Baidou (Cina) e Gallileo (Europa, non ancora attivo). Ci limitiamo al GPS: attualmente, 24 satelliti GPS orbitano intorno alla terra in un’orbita di circa 20.000 km e inviano un segnale che viene cronometrato da un orologio atomico. Il ricevitore GPS del drone riceve questo segnale e calcola la distanza dal satellite durante il suo viaggio. Se il ricevitore GPS è in grado di calcolare la distanza da almeno quattro satelliti, determina la propria posizione utilizzando la triangolazione. Tuttavia, la ionosfera rallenta il segnale del satellite in modo imprevedibile in modo che la distanza effettiva dal satellite non possa essere sempre determinata correttamente e la posizione calcolata sia compresa tra 5 e 10 m. Questo segnale GPS non corretto non è adatto per il controllo dei droni perché le deviazioni sono troppo grandi.

GPS differenziale

Gli attuali ricevitori GPS tengono conto anche dei segnali dei satelliti geostazionari, i cosiddetti servizi SBAS, che forniscono valori di riferimento e di correzione per le deviazioni nell’onosfera. Con questi valori di correzione, il ricevitore GPS può determinare la sua posizione con una precisione di circa +/- 1 m. Per molte applicazioni con droni, è sufficiente +/- 1 m.

GPS RTK

Il GPS cinematico in tempo reale fornisce le informazioni sulla posizione più precise. Una o più stazioni base entro un raggio massimo di 10 km dal ricevitore GPS conoscono la propria posizione al centimetro e forniscono il valore di correzione corrente al ricevitore GPS tramite radio o GSM. Questo determina la propria posizione con l’aiuto di almeno quattro satelliti e corregge questa posizione in tempo reale con il valore di correzione ricevuto dalla stazione base. In questo modo si ottengono precisioni di posizione da 1 a 2 cm. La navigazione RTK fornisce anche l’allineamento e l’altitudine esatti del drone, rendendo obsoleti la bussola e l’altimetro.

Uso

Il GPS differenziale è standard per i droni. L’RTK-GPS ad alta precisione viene utilizzato principalmente per attività di rilevamento. RTK è anche vantaggioso nel caso di prevedibili interferenze elettromagnetiche che disturbano la bussola, ad esempio durante l’esame di linee elettriche.