NAVIGAZIONE SATELLITARE E DINTORNI

                             

venerdì 30 dicembre 2011

Castel del Monte a Voyager

Indagine sul Mistero di Castel del Monte, apparso nella trasmissione Voyager.
Sfrutto un vecchio epsodio(ormai di qualche anno fa) per mostrare alcune caratteristiche basilari di Google Earth/Google Maps e della cartografia in generale (proiezioni cartografiche e calcolo distanze).
Non mi dilungherò su tutti gli aspetti(bisognerebbe scrivere un libro intero), ma indicherò come approfondirli.
Google Earth ci permette di creare dei files (formato KML, o KMZ che è l'equivalente compresso) che contengono oggetti che possiamo disegnare a nostro piacimento. Potete scaricare il file di cui parleremo a questo link: Voyager.KMZ

Ritorniamo all'episodio.
Un po' di tempo fa, guardando (di sfuggita) una puntata di Voyager, il conduttore affermò che Castel del Monte sia stato costruito, con grande valore simbolico, sulla linea che congiunge Gerusalemme (definita la città santa per antonomasia) a Roma (simbolo del potere politico terreno).
Potete rivedere il video qui: http://www.youtube.com/watch?v=8L4ZRi_dbS8 al minuto 9:45 circa.
Immagine dal video - click per ingrandire
Di solito non guardo Voyager, ma nel vedere quello spezzone, rimasi abbastanza incuriosito dalle affermazioni.
Cito testualmente: "prendete una cartina geografica e unite le due città; la linea passerà da qui(Castel del Monte)"
Ecco, prendiamo la nostra cartina geografica (Google Earth) e tiriamo la linea. Caricate il file Voyager.KMZ
Sorpresa! La linea non passa affatto per Castel del Monte!
Anzi, praticamente non passa per la Puglia, ma per la Basilicata!  Castel del Monte è  decine di chilometri più a Nord!
Roma-Gerusalemme (click per ingrandire)

Poi si prosegue (video successivo: http://www.youtube.com/watch?v=8F13yuRKywQ) col dire che Castel del Monte è "circa a metà distanza tra la cattedrale di Chartres e la grande piramide di Giza, ed è posizionato sulla linea retta che le unisce".
Vogliamo riprovare?
A prima vista, nel video, si può notare come Chartres non sia affatto dove viene indicata. Malgrado la bassa qualità del video, sembra essere posizionata molto a Nord, mentre in realtà Chartes si trova più sud.

Vi riporto le coordinate prese con l'aiuto di Google Earth:
La cattedrale (Chartres): Latitudine 48°26'52"N, Longitudine 01°29'16"E
La grande piramide(Giza): Latitudine 29°58'34"N, Longitudine 31°07'52"E
Castel del Monte:         Latitudine 41°05'05 N, Longitudine 16°16'15"E    

Le distanze di Castel del Monte sono di 1424 Km da Chartres e ben 1821 Km da Giza...
Beh... "circa a  metà distanza", come racconta Voyager, non si direbbe proprio. Ci sono ben 400 chilometri di differenza! (Ma nel video si vede una circonferenza praticamente perfetta...)
Ma almeno questa volta Castel del Monte sarà sulla linea retta che le unisce? Potete vederlo dall'immagine seguente (o meglio nel file kmz).


Giza - Chartres  (click per ingrandire)
Lasciando perdere Voyager, ora ci si concentra su cose serie.
Potete calcolare le distanze voi stessi qui: http://williams.best.vwh.net/gccalc.htm
E' un ottimo calcolatore, in quanto si tiene conto della forma della Terra.
Quella così calcolata è la distanza ortodromica, cioè la più breve tra i due punti sulla superfice.
Per approfondire potete vedere questa pagina di Wikipedia http://it.wikipedia.org/wiki/Ortodromia

La formula per calcolare le distanze in modo accurato è questa:
dist[rad] = acos(sen(Lat1)*sen(Lat2)+cos(Lat1)*cos(Lat2)*cos(Lon1-Lon2))

Tutti i valori sono in radianti. Anche "dist" così risultante sarà in radianti. Per avere la nostra distanza in metri dobbiamo moltiplicare per il raggio della Terra (= 6371000 metri).
Notiamo come, anche se la formula è precisa, introduciamo una approssimazione usando il raggio terrestre medio (assumendo quindi che sia una sfera, invece che uno sferoide schiacciato ai poli ).
Se volessimo avere ancora maggior precisione, le cose si complicano e dobbiamo ricorrere alle formule di Vincenty che trovate dettagliatamente spiegate qui: http://en.wikipedia.org/wiki/Vincenty%27s_formulae

Se invece dobbiamo calcolare distanze brevi (ad esempio di pochi chilometri) possiamo usare la formula approssimata(trattiamo la Terra come se fosse piatta) che è molto più semplice:

    dY = (Lat1-Lat2) * RAGGIO_TERRA
    dX = (Lon1-Lon2) * (RAGGIO_TERRA* cos(Lat1))
    dist[m] = sqrt(dY^2+dX^2)

E' molto utile se dovete fare molti calcoli in quanto è  più economica in termini computazionali.

Ora riprendiamo il nostro file KMZ e visualizziamolo su Google Maps (i link vi mostra direttamente la mappa)
Notate nulla di strano?
Le linee passano per punti un po' diversi!
Questo perché Google Maps usa la rappresentazione di Mercatore  per approssimare la superficie terrestre su un piano bidimensionale, introducendo una distorsione tanto maggiore quanto più ci si allontana dall'equatore (si può notare in modo evidente osservando come cambia il tragitto della retta che congiunge Gerusalemme a Chartres)

In ogni caso, si vede come l'affermazione dei video non corrisponda comunque! :)

Il vero mistero quindi è: ma quali cartine usa Voyager?
Io una idea ce l'ho... e non sono geografiche!!! :)

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martedì 27 dicembre 2011

Compass/Beidou2 ICD (Interface Control Document)

La Cina ha rilasciato una versione di "test" del tanto atteso ICD (Interface Control Document) per il suo sistema di navigazione satellitare Compass (anche conosciuto come Beidou2).
Ricordiamo che l'ICD è un documento fondamentale dei sistemi di navigazione in quanto descrive il funzionamento del sistema e in particolare l'interfacciamento tra i segnali dei satelliti e il ricevitore.
E' un documento indispensabile per realizzare i ricevitori.

L'ICD di "test" rilasciato (che potete scaricare a questo link ) è un documento in lingue inglese di sole 11 pagine che descrive (in modo parziale) il segnale civile trasmetto nella banda B1 (1561.098 MHz).
Bisognerà ancora attendere per avere l'ICD completo.



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sabato 17 dicembre 2011

C_GPS2KML ospitato su questo blog

.ll programma C_GPS2KML converte file di log da GPS(in svariati formati) in file KML/KMZ visualizzabili con Google Earth.
Il programma è stato creato con l'intento di fornire non solo un convertitore come gli altri, ma un vero e proprio strumento di analisi della vostra registrazione. Insomma, definirlo "convertitore" sarebbe davvero riduttivo.

A questa pagine trovate i link per il download del programma e' il manuale utente:
 http://gnss-info.blogspot.com/p/cgps2kml.html

Il programma gestisce vari oggetti che si possono esportare verso Google Earth: tracce, punti e frecce e waypoints.
Per gli oggetti è possibile definirne i parametri grafici (colore, spessore, dimensione ecc...)
La parte piu' interessante sono ovviamente le frecce che permettono di vedere velocità/direzione in modo grafico. Le frecce sono infatti dimensionate in funzione della velocità.
I punti possono contenere nella propria descrizione una grande quantita' di informazioni: tempo, velocità, altitudine, satelliti utilizzati, HDOP, ecc).
Un'altre feature 'esclusiva' è la possibilità di creare dei grafici con i dati presenti nel log file e visualizzarli come overlay.
Sono attualmente disponibili grafici per velocità, accelerazione, altitudine, n. di satelliti utilizzati, HDOP, ecc...
Avete quindi la possiblità di avere a portata di mano grafici con dati dettagliati del vostro percorso.




Tutti i dati del tracciato sono manipolabili attraverso l'uso di filtri: potete selezionare solo delle zone o certe condizioni di ricezione GPS da inserire nel file di destinazione.
Un'altra feature è la possibilità di colorare punti/traccia in funzione di parametri (altitudine, velocità, n. di satelliti, HDOP ecc..)
Oltre a creare dei bellissimi effetti diventa un potente strumento di analisi che a colpo d'occhio vi permette di controllare i parametri del percorso che avete registrato.
(Potete vederne un esempio nella seguente immagine dove le tracce sono "colorate" in funzione di altitudine - blu/azzurro - oppure velocita' - rosso/giallo)



Il programma e' anche in grado di georeferenziare le fotografie scattate durante la registrazione del percorso. Avrete cosi' la possibilita' di associare le fotografie al luogo in cui le avete scattata, (tutto questo visualizzanto sempre direttamente all'interno di Google Earth).


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venerdì 9 dicembre 2011

Arcobaleno Lunare!

Ecco le fotografie di un arcobaleno lunare!

OK, non c'entra niente  con GNSS, navigazione satellitare e quant'altro sarebbe oggetto di questo blog.
Però trovo che sia un evento così particolare che valga la pena condividerlo.
Ieri notte c'era un vento fortissimo dalle mie parti. Il mio gatto era nervoso e insonne, così ha deciso di non far dormire neppure me.
Bene, mi affaccio alla finestra e.... rimango meravigliato a osservare un arcobaleno! In piena notte! Alle 4 del mattino!
Una luna meravigliosa illuminava una nuvola creando un bellissimo arcobaleno notturno. Anche se forse chiamarlo arcobaleno non è proprio corretto, in quanto non c'è un vero e proprio "arco"...

Purtroppo le foto non rendono giustizia a ciò che ho visto. (Non sono un fotografo e possiedo solo una misera macchina fotografica compatta)
Ma spero che rendano almeno l'idea del fenomeno a cui ho avuto la fortuna di trovarmi di fronte. Vi assicuro che era uno spettacolo!
Ecco la prima foto (un pochino ritoccata). Si puo' notare Giove come una macchiolina: purtroppo non ho il cavalletto per la macchina fotografica, e il forte vento ha contribuito a peggiorare la situazione. 



Versione in alta risoluzione: link   (apre un'altra finestra)

Di seguito potete vedere le altre foto (sono state ridotte per evitare di caricare svariati MBytes, ma sotto ciascuna foto c'e' il link per scaricare l'immagine a piena risoluzione).




Foto 2 - Versione in alta risoluzione: link



Foto 3 - Versione in alta risoluzione: link



Foto 4 - Versione in alta risoluzione: link
Foto 5 - Versione in alta risoluzione: link
















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Primo sguardo a Compass/Beidou2

Il sistema di posizionamento Compass (anche chiamato Beidou 2) è un sistema satellitare di posizionamento cinese, similare a GPS, Glonass e Galileo.

Compass/Beidou2 è una nuova costellazione per il posizionamento globale che sarà composta da 35 satelliti: 5 geostazionari (GEO) per retro-compatibilità con Beidou, 27 in Medium Earth Orbit (MEO) e 3 in orbita geostazionari inclinata (IGSO).
Si prevede che il sistema sia completato nel 2020, ma il servizio di posizionamento sarà disponibile a partire dal 2012 nella regione Asia-Pacifico. Come per le altre costellazioni sono previsti svariati segnali a diverse frequenze, con accesso libero e condizionato/criptato (per servizi commerciali/militari).
Per una lista esaustiva dei segnali trasmessi potete consultare la pagina di wikipedia inglese: http://en.wikipedia.org/wiki/Compass_navigation_system

Compass potrebbe essere incluso nei ricevitori GNSS (che già supportano GPS, Galileo e Glonass), ma al momento la politica cinese è stata di non divulgare il documento ICD (interface control document) al di fuori della Cina, anche se è previsto che lo sia a breve.

Dalle informazioni più recenti pubblicate (Novembre 2012), che potete trovare a questo link  http://scpnt.stanford.edu/pnt/PNT11/2011_presentation_files/10_Lu-PNT2011.pdf  (in inglese, il link si apre in una nuova finestra) possiamo avere una interessante visione sullo stato attuale del sistema Compass/Beidou2.
I satelliti attualmente in orbita sono 9 di cui 6 operativi, 2 in manutenzione e 1 in fase di test ai quale si è aggiunto un ulteriore satellite lanciato il primo dicembre. La costellazione garantisce la possibilità di usufruire del servizio di posizionamento in Cina.

Nel file pdf del link precedente si trovano varie informazioni basate su simulazioni della costellazione che sarà operativa nel 2012 di 12 satelliti.
Si possono vedere, a partire dalla slide 18, le prestazioni riferite al PDOP e al numero di satelliti visibili considerando la costellazione Compass e la combinazione Compass+GPS.

Interessante la slide a pagina 21 che ha una semplice tabella riassuntiva (la riporto per comodità):

Si può notare come la costellazione sia utilizzabile (in Cina!), ma che il numero di satelliti limitato ponga qualche problema: a volte i satelliti visibili sono solo 3 e il PDOP sale fino a 14 (valore non ottimale, che potrebbe pregiudicare l'accuratezza del posizionamento).
Le prestazioni attualmente offerte da GPS, con PDOP massimo di 2.43 e un numero minimo di satelliti visibili pari a 8, sono decisamente superiori.
Eccellenti le prestazioni dei due sistemi utilizzati insieme: minimo di 12 satelliti sempre visibili.
Per una discussione sui valori di PDOP e sugli effetti, vi rimando al precedente articolo sull'HDOP: gnss-info.blogspot.com/2011/11/hdop-in-pratica.html

Nelle diapositive seguenti seguenti c'è l'analisi dell'accuratezza di posizione misurata con la costellazione attuale.
Senza soffermarsi sulle singole slide, la cosa interessante è che si dimostra che Beidou2/Compass riesce già a fornire discrete prestazioni di posizionamento.
La tabella 9 (slide 38) fornisce una visione riassuntiva delle prestazioni misurate mostrando Compass, GPS e la soluzione combinata.



Nelle conclusioni si evidenzia come il sistema sia già funzionante  malgrado il limitato numero di satelliti. Ovviamente considerando solo la regione della Cina, non tutto il globo. In Europa ad esempio i ricevitori Compass non possono funzionare.



Una nota su Beidou: è il precedente sistema di posizionamento satellitare cinese, basato su satelliti geostazionari. Non si tratta di un sistema di posizionamento globale in quanto limitato a un'area che va dalla Longitudine 70°E a 140°E e dalla Latitudine 5°N a 55°N. Compass invece sarà un sistema di posizionamento globale, che privilegia il posizionamento dell'area cinese nelle prima fasi di implementazione.

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Glonass pienamente operativo

Glonass è pienamente operativo.
Dopo che l'ultimo satellite lanciato a Novembre è stato reso operativo (healthy, in gergo tecnico), la costellazione Glonass è ritornata a essere composta da 24 satelliti pienamente funzionanti.
L'ultima volta che Glonass fu pienamente operativo era il 1996, poi la costellazione degradò rapidamente a causa delle difficoltà finanziarie della Russia fino a diventare praticamente inutilizzabile.



Potete trovare tutte le informazioni dettagliate della costellazione Glonass a questo link (in inglese):

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Risolvere il problema di pywintypes25.dll con GRASS 6.4

Come risolvere il problema di pywintypes25.dll con GRASS 6.4.
Dopo aver scaricato GRASS (WinGRASS-6.4.0RC6-1-Setup.exe), un programma di GIS open source, ho avuto problemi a usare il programma stesso per un errore correlato alla libreria pywintypes25.dll
Se anche voi avete lo stesso problema, ecco come risolverlo.

Il programma cerca la libreria nel seguente percorso:
…\GRASS-64\Python25\Lib\site-packages\win32\pywintypes25.dll

A quanto pare però l'installer non mette la libreria in quel punto!
Quindi GRASS passa a cercare la libreria in Windows\system32.
Se non avete installato python 2.5 (ad esempio io ho la 2.6...) vi apparirà l'errore.
Per risolvere il problema potete semplicemente copiare la libreria pywintypes25.dll nella cartella
….\GRASS-64\Python25\Lib\site-packages\win32\

Potete trovare la libreria facilmente tra le cartelle della vostra installazione di GRASS
….\GRASS-64\Python25\Lib\site-packages\pywin32_system32\

(Nel frattempo sono uscite nuove versioni di GRASS, che potrebbero aver risolto il problema definitivamente  senza la necessita' di copiare manualmente la libreria)

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mercoledì 23 novembre 2011

Mappa Italia per TrekBuddy

Mappa Italia per TrekBuddy pronta da scaricare.
Siccome avventurarsi nella creazione di una mappa può essere un ostacolo per chi inizia ad usare TrekBuddy, ho deciso di mettere online una mappa Italia completa La mappa e' stata creata con Mobile Atlas Creator e includi pochi livelli di zoom per evitare che diventasse troppo grande.
Comunque e' un buon inizio per chi vuole provare TrekBuddy.

Scaricate la mappa dal seguente link: http://goo.gl/l3Bwo 
Una volta scaricato l'archivio zip, scompattatelo e copiate la cartella contente la mappa dove avete installato TrekBuddy.

La mappa utilizza i dati e le immagini di OpenStreeMap.  © OpenStreetMap (http://www.openstreetmap.org/) contributors, CC-BY-SA(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/) "

Vi rimando al link per le informazioni complete sul copyright: http://www.openstreetmap.org/copyright

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sabato 19 novembre 2011

Creare mappe per Trekbuddy

Trekbuddy (per chi non lo conoscesse e' una applicazione per cellulari utilizzabile come tracker GPS, navigatore ecc... scaricabile gratuitamente)
Potete trovare maggiori dettagli qui: http://www.trekbuddy.net/wiki/index.php/About

Per utilizzare Trekbuddy (per la cui descrizione completa e configurazione vi rimando al sito ufficiale), bisogna prima crearsi la mappa della zona che ci interessa.
Il sito http://gm2tb.awokenmind.de/  era utilizzabile allo scopo, ma purtroppo non funziona più.

Se vogliamo creare una mappa per Trekbuddy, possiamo usare Mobile Atlas Creator (abbreviato in MOBAC).
In questa piccola guida vediamo come creare una mappa in pochi minuti.



Per il funzionamento del programma è indispensabile avere Java installato (se dovete installarlo: http://www.java.com)
Scaricate Mobile Atlas Creator da qui http://mobac.sourceforge.net/. Il programma non necessita di installazione; dovete solo scompattare il file .zip.

Fate partire il programma con "Mobile Atlas Creator.exe" e vi trovetere una interfaccia simile a quella della figura più in basso.

Siccome al momento ci interessa solo creare una mappa (che da ora in poi chiameremo Atlas, nel gergo di Trekbuddy), nascondiamo il pannello di destra selezionando da menu Panels -> Show/hide GPX editor panel
Selezionate il formato di mappe da cui partire per realizzare il vostro atlas: nel pannello di sinistra -> Map Source. Nel mio caso ho selezionato OpenStreetMap Mapnik.
Navigate sulla zona di vostro interesse (nel mio esempio la zona di Torino) e selezionate l'area che farà parte del vostro Atlas, che vedrete evidenziata in rosa.

Mobile Atlas Creator MOBAC - schermata principale
MOBAC - schermata principale (click per ingrandire)
Ora preparate il vostro Atlas cliccando su New nella sezione Atlas in basso a sinistra. Si aprirà una finestra dove inserire il nome dell'Atlas da realizzare e il formato. Scegliamo TrekBuddy tared atlas per avere il formato compresso (se non volete la compressione, selezionate untared).

Mobile Atlas Creator MOBAC - selezione mappa


Con l'area selezionata, dobbiamo ora selezionare gli "Zoom Levels" che vorremmo includere nella mappa.
Bisogna prestare attenzione a questo passo. Per avere una mappa completa, da zoom minimo che arrivi fino al livello di zoom massimo, dovete selezionare nella sezione Zoom Levels, tutti i livelli che vanno dal livello che comprende tutta la vostra mappa (livello 12, nel mio caso, come potete vedere dallo slider in alto) fino al livello massimo che corrisponde a 16.
In questo modo abbiamo la possibilità di vedere in Trekbuddy tutti i livelli di zoom.
Ovviamente, piu' livelli inseriamo e più spazio su disco occuperà la nostra mappa. I livelli piu' dettagliati ovviamente occupano molto piu' spazio (ogni livello di zoom occupa 4 volte più spazio del precedente! Quindi la mia mappa con livello di zoom 16 occupa 4x4x4x4 volte lo spazio rispetto al livello 12!)
Per mappe piccole non ci sono problemi, ma se doveste fare la mappa completa di una intera regione oppure l'Italia intera, selezionando tutti i livelli di zoom rischiate di dover scaricare centinaia e centinaia di megabytes! Potete controllare quanto grande grande risulterà la vostra mappa guardando il numero di "tiles" (matonelle) che comporrano il vostro Atlas. Piu' grande e maggiore sarà la dimensione finale. Nel mio caso sono 728 tiles.

Per includere i livelli che ci interessano, selezioniamoli nella sezione "Zoom Levels"
Clicchiamo quindi su "Add Selection" nella sezione Atlas Content.

Mobile Atlas Creator MOBAC - creazione mappa
Area e livelli di zoom selezionati. Pronti per creare il nostro Atlas.
Siamo pronti a creare il nostro Atlas. Selezioniamo "Create Atlas" dal menu Atlas.

Creiamo il nostro Atlas! (click per ingrandire)
Si apre una finestra che mostra il progresso del download e preparazione. Una volta terminato, troveremo il nostro Atlas cliccando su "Open Atlas Folder".

Mobile Atlas Creator MOBAC - creazione mappa
MOBAC scarica le mappe e costruisce il nostro Atlas (click per ingrandire)

Nel mi caso la mappa di Torino con tutti i livelli di zoom occupa la bellezza di 11,7Megabytes. Considerato che le tiles sono 728, possiamo ipotizzare che ogni mattonella occupi circa 16Kilobytes (La stima è approssimativa, ma server solo per avere un'idea di massima della dimensione finale).
Se per esempio selezioniamo l'area del Piemonte con tutti i livelli di zoom abbiamo circa 360.000 tiles (più di 5 Gigabytes!). Ovviamente per mappe così grandi conviene rinunciare al livelli di zoom più alti. Con livello di zoom massimo a 14 invece di 16 (che vedete comparati in esempio qui sotto), abbiamo circa 18.000 tiles (quasi 300Megabytes)

Comparazione livelli di zoom 14 e 16
Livelli di Zoom 14 e 16 a confronto (click per ingrandire)

Non vi resta che copiare il vostro Atlas appena creato nella cartella apposita di Trekbuddy e navigare!


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giovedì 10 novembre 2011

HDOP in pratica

Spesso si sente parlare, riferendosi alla precisione del fix GPS, al parametro dell'HDOP.
HDOP è l'acronimo Horizontal Diluition Of Precision e indica quanto sia buona la geometria dei satelliti utilizzati dal ricevitore per fare il fix (più l'HDOP è basso e migliore è la geometria dei satelliti).

Vediamo due esempi grafici di come la posizione dei satelliti nel cielo influisce sull'HDOP

Esempi HPDOP satelliti GPS


Possiamo notare come satelliti allineati generino un HDOP alto, mentre satelliti distributi generino un HDOP basso. 

Per chi vuole approfondire, la formula per il calcolo dell'HDOP e' spiegata su wikipedia inglese
 Non mi dilungherò nella spiegazione della stessa perché in questo articolo mi interessa un aspetto più pratico, ma se guardate la formula vedrete che si basa esclusivamente sulla geometria dei satelliti.



Considerando come il ricevitore calcola il fix e semplificando con l'uso di un grafico bidimensionale, vediamo quali sono gli effetti della geometria nel calcolo della posizione





Le due circonferenze per ciascun satellite rappresentano le distanze misurate (minima e massima, visto che dobbiamo considerare un errore sulla misura). Più le due circonferenze sono vicine, minore è l'incertezza di misura della distanza tra ricevitore e satellite.
L'area blu racchiusa dall'intersezione delle circonferenze rappresenta l'incertezza entro la quale la nostra posizione sarà determinata: si può facilmente notare come (a parità di errore sulle misure) una buona geometria garantisca minor incertezza (l'area blu è più piccola).


Arriviamo alla domanda fatidica: c'è una relazione tra HDOP e accuratezza? 
Generalmente si, ma non è possibile confrontare semplicemente gli HDOP per dedurre direttamente l'errore del calcolo della posizione, ne è possibile usare l'HDOP come parametro sufficiente a determinare una soglia di accuratezza (es: non si può dire: "Se ho HDOP minore di 2, ho accuratezza ottimale"). L'HDOP infatti tiene conto solo della geometria dei satelliti utilizzati, ma non degli errori che affliggono le misure del ricevitore.
Comunque un HDOP buono (<5) favorirà certamente l'accuratezza nel calcolo della posizione, mentre un HDOP cattivo (>10) la inficerà negativamente.

Riprendiamo l'analogia grafica precedente.



Nella prima immagine (Fig. 3a) è ripresa la buona geometria della figura 2a, ma aumentando l'incertezza sulle misure. Nelle seconda (Fig. 3b) invece si riprende la cattiva geometria della figura 2b, ma considerando misure più accurate.
Si può vedere come,con buona geometria, abbiamo incertezza superiore (la solita area blu) che con geometria cattiva. Questo perché teniamo in considerazione gli errori di misura, che il calcolo dell'HDOP non considera. Questo è il motivo per cui l'HDOP da solo non può essere indice dell'accuratezza del fix.

Vediamo qualche esempio pratico:
(1) Un ricevitore outdoor, con piena visibilità di cielo avrà un HDOP con un valore di 1 - 1.5. La ricezione del segnale è ottimale e le misure saranno affette da errori molto bassi. Il ricevitore si trova quindi nelle condizioni ideali per avere accuratezza di circa 2 metri.
(2) Un ricevitore indoor, potrebbe avere valori di HDOP simili al caso precedente (o comunque buoni), ma il segnale ricevuto dai satelliti arriva molto degradato. L'errore sul calcolo della posizione potrebbe essere di decine di metri! (per esempio 20-30 metri)
(3) Un ricevitore outdoor, con parziale oscurazione del cielo, potrebbe avere un HDOP di circa 5-6 ma con segnali di potenza ottimale. In questo caso l'errore di posizione è circa 5-10 metri.
I casi (2) e (3) sono analoghi a quelli rappresentati nelle figure 3a e 3b.

A parità di valori di HDOP, possiamo avere accuratezze molto diverse! E non e' detto che ad HDOP minore corrisponda sempre accuratezza migliore.

Riassumiamo in poche parole. 
Quale è un buon valore di HDOP? Minore 5 è buono, minore di 2 ottimo.
Mi basta avere buon HDOP per avere fix accurato? NO!   :)

Ovviamente la discussione vale per tutti i DOP (PDOP, GDOP, VDOP ecc...). 

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giovedì 3 novembre 2011

Convertire KML in KMZ e viceversa

I due formati nativi di Google Earth sono KML e KMZ. 
Il KML ha il vantaggio di essere editabile con un editor di testo, mentre il KMZ non e' altro che la versione compressa del primo.

Se volessimo convertire un file KMZ in KML?
Semplice! Prendete il file KMZ e rinominate l'estensione in .zip 
(esempio:   mio_file.kmz  rinominatelo in mio_file.zip)
Aprite il file con winzip o equivalente ed estrendolo troverete il file "doc.kml". Rinominate il vostro doc.kml a piacere ed avrete il vostro file KML.

Attenzione: i files KMZ possono contenere nell'archivio altri files (ed esempio immagini). Perché il vostro KML continui a visualizzare correttamente le immagini, la struttura delle cartelle del file .zip che avete estratto non deve essere modificata. 

Il procedimento inverso è abbastanza ovvio.
Rinominate il vostro file KML in doc.kml, zippatelo e poi cambiate l'estensione del file .zip in .kmz. Fatto!



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lunedì 24 ottobre 2011

Glonass? Si, grazie!

Stanno cominciando ad apparire sul mercato nuovi dispositivi che permettono di utilizzare anche il sistema Glonass (l'equivalente russo del GPS) oltre al GPS (e il primo sarà probabilmente iPhone 4S)
Ma quali sono i benefici dell'utilizzo di Glonass?
Il beneficio principale è quello di avere molti più satelliti disponibili in qualsiasi momento. Questo si traduce in maggior precisione e maggiore probabilità di poter avere un fix valido rispetto all'utilizzo del solo GPS.

Ovviamente la domanda ovvia è: ma se ci sono già 12 satelliti GPS in vista, a cosa servirebbero i satelliti Glonass?
Quando abbiamo la possibilità di avere 12 satelliti utilizzabili, il vantaggio di avere ulteriori satelliti utilizzabile e' marginale.
Le cose pero' cambiano radicalmente in tutte quelle situazioni di navigazione in cui, per vari motivi, il numero di satelliti GPS utilizzabili è decisamente inferiore. L'esempio classico e' il canyon urbano, dove a causa dei palazzi la visibilità del cielo è limitata.
Vediamone l'effetto attraverso una simulazione. La simulazione prende in considerazione le due costellazioni, con i dati aggiornati al 17 Ottobre, per un ricevitore che si trovi a una latitudine di circa 45°.

Il grafico seguente mostra il numero di satelliti visibili con solo GPS e GPS+Glonass, in condizioni di cielo aperto (l'elevazione minima è impostata a 5° sopra l'orizzonte)
Satelliti Visibili (Soglia di Elevazione 5 gradi) - click per ingrandire
Si può notare che utilizzare Glonass aumenta il numero di satelliti utilizzabili, ma in questo caso i miglioramenti saranno marginali in quanto il ricevitore può già lavorare in condizioni ottimali con i 10-12 satelliti GPS.

Ora simuliamo un canyon urbano, usando una maschera di elevazione di 30° (condizione in cui i satelliti che hanno elevazione minore di 30° sono inutilizzabili dal ricevitore).

Satelliti Visibili (Soglia di Elevazione 30 gradi) - click per ingrandire
Si può facilmente notare che il solo GPS offre prestazioni basse (sono visibili mediamente solo 4-5 satelliti con un minimo di soli 3 satelliti), mentre includendo Glonass il ricevitore può lavorare in condizioni decisamente più favorevoli (6 satelliti minimo, con una media di circa 8 satelliti) .

Considerando le dovute approssimazioni, possiamo ricordare che il ricevitore può lavorare, in condizioni normali, con un minimo di 3/4 satelliti e che le sue prestazioni in termini di accuratezza crescono al crescere del numero di satelliti utilizzati. Le prestazioni crescono notevolmente quando passiamo dai 3 fino ai 7-8 satelliti, poi salgono sempre piu' marginalmente oltre i 10. L'ulteriore aumento oltre i 10 del numero di satelliti utilizzati ha impatto marginale.

Vediamo come varia il parametro dell'HDOP usando il solo GPS e GPS+Glonass (più basso è meglio) nelle due condizioni simulate (5 gradi e 30 gradi di soglia di elevazione).

HDOP - click per ingrandire

Si può vedere come il vantaggio sia marginale con soglia di elevazione a 5 gradi(il solo GPS ha valori ottimali di HDOP), ma che quando si passa a 30 gradi di elevazione la situazione cambia radicalmente. GPS+Glonass mantengano valori ottimali di HDOP, mentre usando il solo GPS di possono notare dei picchi nei valori di HDOP(che evidenziano condizioni di ricezione sfavorevoli).
  Ricordiamo che l'HDOP è un parametro che indica la bontà della geometria dei satelliti, ma non e' una misura diretta dell'accuratezza della posizione calcolata (anche se generalmente a valori alti di HDOP corrisponde scarsa accuratezza e viceversa).

La simulazione è stata realizzata usando il software gratuito Trimble Planning.


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giovedì 20 ottobre 2011

Glonass, finalmente in un device mass-market

Glonass, il sistema di navigazione satellitare russo concorrente del GPS, fa la sua comparsa su device mass-market. 
E lo fa a sorpresa su iPhone 4S! Decisamente un debutto col botto!

http://www.apple.com/iphone/specs.html
Scorrete fino a alla sezione "Location" ed ecco la sorpresa: Assisted GPS and GLONASS.



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Galileo: e' il momento! UPDATED

Lo streaming e' iniziato (anche se con varie immagini registrate)
UPDATE - Lancio cancellato! Anomalia al terzo stadio durante le operazioni di rifornimento.
UPDATE 2 - Lancio rinviato di un giorno: perfetto! I due satelliti sono in orbita!
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lunedì 17 ottobre 2011

Galileo, pronti al lancio!

20 Ottobre: la data ormai prossima per il lancio dei primi due satelliti Galileo della fase IOV (In Orbit Validation).
Questi primi due satelliti, a cui ne seguiranno altri due satelliti che saranno lanciati nel corso del 2012, saranno il cuore operativo della costellazione Galileo e sono un passo fondamentale per la costruzione del sistema di navigazione europeo.
A differenza di GIOVE-A e GIOVE-B, questi quattro satelliti sono rappresentativi del designa dei 26 satelliti successivi previsti a completamento della costellazione.
Particolarmente interessante il fatto che questi due satelliti saranno lanciati usando un vettore russo Soyuz. Sara' il primo lancio di un razzo Soyuz effettuato da Kourou nella Guyana Francese (da dove abitualmente  vengono lanciati i razzi Ariane) per i quali e' stata appositamente realizzato un sito di lancio denominato ELS (dal francese: Ensemble de Lancement Soyuz).
Sara' possibile seguire in diretta il lancio da questo sito: http://www.videocorner.tv/index.htm

GIOVE-A e GIOVE-B (lanciati nel 2005 e nel 2008), a differenza dei satelliti che verranno lanciati il 20 Ottobre, non erano rappresentativi del design finale dei satelliti, ma il loro scopo principale era quello di assicurare l'assegnazione delle frequenze e sperimentare soluzioni tecniche.
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