Ricostruzione di movimenti rapidi in tempo reale con osservazioni GNSS da smartphone android

Abstract

La release dell’API (Application Programming Interface) Android GNSS (Global Navigation Satellite System) raw measurement,
avvenuta nel corso del 2016, ha avviato una rivoluzione all’interno del mondo dei ricevitori GNSS mass-market. Questa API di Google,
compatibile con Android Noughat e versioni successive del sistema operativo, permette di ricostruire, a partire dalle misure grezze
GNSS, le osservabili tradizionali: misure di codice, fase, doppler e rapporto segnale-rumore. La disponibilità di osservazioni GNSS
permette ai ricercatori, non solo di incrementare l’accuratezza nel posizionamento utilizzando algoritmi tradizionali e consolidati, ma
anche di identificare nuovi campi di applicazione per questi dispositivi. Questo articolo analizza la possibilità di studiare e ricostruire
movimenti rapidi, caratterizzati da ampiezza e frequenza confrontabili con onde sismiche, utilizzando osservazioni GNSS provenienti
da uno Xiaomi Mi 8. L’ algoritmo utilizzato per analizzare le osservazioni GNSS è il VADASE (Variometric Approach for
Displacements Analysis Stand-alone Engine), sviluppato nell’Area di Geodesia e Geomatica della “Sapienza” Università di Roma.
Questa metodologia permette di stimare velocità e spostamenti in tempo reale con accuratezza, rispettivamente, di pochi mm/s e di 1-
2 cm utilizzando ricevitori GNSS di classe geodetica. In questo articolo, l’attenzione è stata inizialmente rivolta alla definizione della
rumorosità delle velocità variometriche stimate a partire da osservazioni Android acquisite con uno XiaomiMi 8: in condizioni statiche
e di elevata visibilità sono stati ottenuti diversi mm/s per le componenti orizzontali e circa 1 cm/s in direzione verticale. Passando alle
analisi eseguite in condizioni cinematiche, sono stati eseguiti test acquisendo osservazioni su una tavola vibrante in grado di imprimere
un moto monodirezionale allo smartphone. Il confronto con le soluzioni di riferimento, ottenute a partire da un ricevitore di classe
geodetica, mostra accuratezza dell’ordine di 0.011 m/s e 0.002 m nella stima, rispettivamente, di velocità e spostamenti di un fenomeno
periodico di frequenza compatibile con una rappresentazione attraverso un campionamento ad 1 Hz.