Sommario Roma Ocean World Test di acquisizione Installazione delle antenne Analisi preliminare Analisi dell’assetto dell’imbarcazione Conclusioni
Analisi preliminare per la determinazione
dell’assetto di una barca a vela tramite dati
GPS acquisiti nel progetto Roma Ocean World
Valeria Belloni
Relatore
Mattia Crespi
Correlatori
Mara Branzanti
Augusto Mazzoni
Laurea in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio
Università di Roma ”La Sapienza”
Anno Accademico 2013/2014
Valeria Belloni
November 20, 2014
Analisi preliminare per la determinazione dell’assetto di una barca a vela tramite dati GPS acquisiti nel progetto Roma Ocean World
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Sommario
Roma Ocean World
Test di acquisizione
Installazione delle antenne
Analisi preliminare
di dati in condizioni di ormeggio
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi dell’assetto dell’imbarcazione
Conclusioni
Valeria Belloni
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Sommario
Roma Ocean World
Test di acquisizione
Installazione delle antenne
Analisi preliminare
di dati in condizioni di ormeggio
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi dell’assetto dell’imbarcazione
Conclusioni
Valeria Belloni
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Roma Ocean World
Peculiarità del progetto
I
Progetto ecosostenibile ideato per dimostrare che è possibile operare nel
rispetto della natura
I
La finalità è quella di realizzare il giro del mondo a bordo di una
imbarcazione sostenibile in assoluta autonomia energetica, idrica e
alimentare, senza sosta e in solitaria
I
http://www.matteomiceli.com/
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Strumentazione a bordo
I Per garantire una navigazione a
zero emissioni e consentire la
sopravvivenza a bordo,
sull’imbarcazione sono stati
installati:
I
I
due generatori eolici
I
due idroturbine
I
pannelli fotovoltaici calpestabili
I
un orto biologico
I
un dissalatore
Tre sensori GPS ad alta precisione
permettono di studiare l’assetto
dell’imbarcazione, la traiettoria e il
moto ondoso
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Sommario
Roma Ocean World
Test di acquisizione
Installazione delle antenne
Analisi preliminare
di dati in condizioni di ormeggio
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi dell’assetto dell’imbarcazione
Conclusioni
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Prima fase di studio
I Primi contatti tra il
responsabile tecnico-scientifico
del progetto il Prof. Paolo De
Girolamo e la società Leica
Geosystems AG
Seconda fase di studio
I Sopralluogo sulla barca
I Il 19 luglio 2014 sono state realizzate 7 prove in diversi punti
dell’imbarcazione e in diverse condizioni di umidità
I Sono stati realizzati test di acquisizione con registrazione delle
osservazioni a 1 Hz
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Terza fase di studio
I Analisi dei dati condotta mediante il software TEQC
I
I
I
first
epoch
19-7-14
11:58
conversione dei dati grezzi del ricevitore e delle effemeridi trasmesse dal
formato binario MDB al formato standard RINEX
quality check
analisi dei parametri che definiscono la qualità delle osservazioni
last
epoch
19-7-14
12:08
hours
dt
0.1536 1
#expt
#have
%
mp1
mp2
o/slps
3983
3798
95
0.15
0.23
146
Estratto delle informazioni contenute nel file di estensione S
per la prova effettuata a prua in corrispondenza della tuga
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Terza fase di studio
I Analisi dei dati condotta mediante il software TEQC
I
I
I
first
epoch
19-7-14
11:58
conversione dei dati grezzi del ricevitore e delle effemeridi trasmesse dal
formato binario MDB al formato standard RINEX
quality check
analisi dei parametri che definiscono la qualità delle osservazioni
last
epoch
19-7-14
12:08
hours
dt
0.1536 1
#expt
#have
%
mp1
mp2
o/slps
3983
3798
95
0.15
0.23
146
Estratto delle informazioni contenute nel file di estensione S
per la prova effettuata a prua in corrispondenza della tuga
I
Individuazione dei punti idonei per il posizionamento delle antenne
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Sommario
Roma Ocean World
Test di acquisizione
Installazione delle antenne
Analisi preliminare
di dati in condizioni di ormeggio
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi dell’assetto dell’imbarcazione
Conclusioni
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Installazione dei tre sensori GPS
I Un’antenna è stata installata a prua in prossimità della tuga
I
Due antenne sono state installate a poppa sul roll-bar
Antenna di prua
Antenna di poppa
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Collegamento tra ricevitori e antenne
I
I cavi di collegamento delle antenne di
poppa sono stati inseriti all’interno dei
tubolari del roll-bar
I
Il cavo di collegamento dell’antenna di
prua è stato condotto direttamente in
cabina
Vantaggi
I
I
I cavi non sono esposti alle intemperie
I cavi non ostacolano le manovre dello
skipper
Cavo di collegamento
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Attivazione dei ricevitori
I E’ stato attivato il funzionamento dei ricevitori
I Il rate di acquisizione è stato fissato a 2 Hz
I Il sistema è stato progettato per archiviare i dati su 9 schede di memoria
da 8 GB (3 per ricevitore)
Ricevitore di prua
Cavo di collegamento del ricevitore
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Sommario
Roma Ocean World
Test di acquisizione
Installazione delle antenne
Analisi preliminare
di dati in condizioni di ormeggio
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi dell’assetto dell’imbarcazione
Conclusioni
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di dati in condizioni di ormeggio
Analisi preliminare dei dati in condizioni di ormeggio
I
Analisi dei dati relativi ai primi 8 giorni di ottobre
I
Individuazione dei giorni di ormeggio in porto
I
Processamento mediante approccio PPP (Precise Point Positioning)
Estratto del file di output del PPP
I
Calcolo delle distanze tra i tre ricevitori
I
Confronto con le distanze misurate sulla barca
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Sommario Roma Ocean World Test di acquisizione Installazione delle antenne Analisi preliminare Analisi dell’assetto dell’imbarcazione Conclusioni
di dati in condizioni di ormeggio
dist. calcolate (m)
3.798
4.788
4.763
dist. calcolate (m)
3.791
4.783
4.764
dist. calcolate (m)
3.792
4.767
4.762
1 ottobre 2014
dist. misurate (m)
3.785
4.785
4.785
2 ottobre 2014
dist. misurate (m)
3.785
4.785
4.785
3 ottobre 2014
dist. misurate (m)
3.785
4.785
4.785
differenze (m)
0.013
0.003
-0.022
differenze (m)
0.006
-0.002
-0.021
differenze (m)
0.007
-0.018
-0.023
Risultati ottenuti
I Precisione ottenuta dell’ordine del centimetro
I
Ripetibilità nei tre giorni considerati
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VADASE
Variometric Approch for Displacements Analysis Stand-Alone Engine
I
Brevettato nell’Area di Geodesia e Geomatica del Dipartimento di
Ingegneria Civile, Edile e Ambientale dell’Università di Roma La Sapienza
I
Consente di ricavare tra due epoche successive la variazione di posizione
del ricevitore, dunque la velocità
Kin-VADASE
I Modalità cinematica del VADASE
I
Usato per la prima volta per valutare gli spostamenti di un mezzo in
movimento
I
Permette di stimare spostamenti accurati senza l’ausilio di una stazione di
riferimento
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Sommario Roma Ocean World Test di acquisizione Installazione delle antenne Analisi preliminare Analisi dell’assetto dell’imbarcazione Conclusioni
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi preliminare dei dati in navigazione
I
E’ stato realizzato un test di navigazione della durata di tre ore nei pressi
del porto Riva di Traiano
I
I dati cosı̀ ottenuti sono stati processati mediante VADASE in modo
indipendente per i tre ricevitori
E’ stata analizzata la variazione delle distanze tra i tre ricevitori nel tempo
per un totale di 25941 epoche
I
Estratto del file Est par
Estratto del file COO
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Sommario Roma Ocean World Test di acquisizione Installazione delle antenne Analisi preliminare Analisi dell’assetto dell’imbarcazione Conclusioni
di dati in navigazione (VADASE)
Variazione delle distanze tra i ricevitori e numero di
satelliti osservati
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Sommario
Roma Ocean World
Test di acquisizione
Installazione delle antenne
Analisi preliminare
di dati in condizioni di ormeggio
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi dell’assetto dell’imbarcazione
Conclusioni
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I moti della barca
I gradi di libertà della barca
I
3 di traslazione:
I
I
I
I
avanzo
deriva
sussulto
3 di rotazione:
I
I
I
rollio
beccheggio
imbardata
Rotazioni della barca
I
Per lo studio dell’assetto dell’imbarcazione è stato necessario disporre di
tre ricevitori
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Sommario Roma Ocean World Test di acquisizione Installazione delle antenne Analisi preliminare Analisi dell’assetto dell’imbarcazione Conclusioni
Analisi delle velocità sulla componente Up dei
ricevitori di poppa (rollio)
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Analisi combinata tra le velocità di poppa e di prua
(beccheggio)
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Esempio di analisi del moto ondoso
Andamento delle velocità lungo la
direzione Up dei ricevitori di poppa
Andamento delle velocità lungo l’asse
longitudinale
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Sommario
Roma Ocean World
Test di acquisizione
Installazione delle antenne
Analisi preliminare
di dati in condizioni di ormeggio
di dati in navigazione (VADASE)
Analisi dell’assetto dell’imbarcazione
Conclusioni
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Conclusioni
I Nuovo approccio di elaborazione utilizzato, Kin-VADASE
I
I
Sviluppo e validazione di una nuova metodologia di analisi dei dati con la
quale sono stati ottenuti risultati soddisfacenti
Analisi dei fenomeni di beccheggio e rollio
Al rientro di Eco40
I Elaborazione dei dati acquisiti durante il giro del mondo
I
Rilievo finalizzato alla ricostruzione del modello tridimensionale
dell’imbarcazione
I
Ricostruzione della frequenza e dell’ampiezza delle onde di vento
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
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