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I termini FIX e FLOAT sono spesso usati per indicare la qualitaĢ del posizionamento GNSS. In realtaĢ, tali termini non si riferiscono direttamente alla precisione del posizionamento ma alla modalitaĢ di fissaggio dell’ambiguitaĢ di fase. Chiaro che tale condizione ha una relazione diretta con la precisione del posizionamento ma, in linea teorica, i termini FIX e FLOAT si riferiscono ad altro.
Tutto cioĢ ha evidentemente un significato nel momento in cui si effettuano misure di fase in cui, appunto, vi eĢ anche l’ambiguitaĢ, di fase appunto, come incognita.
Che cosa sono le ambiguitaĢ
Vediamo nel dettaglio che cosa sono le ambiguitaĢ di fase.
Come noto, per determinare le coordinate del punto a terra, occorre partire dalla determinazione della distanza satellite ricevitore, epoca per epoca. A partire da tale dato geometrico, mediante una sorta di intersezione in avanti, vengono calcolate le coordinate. Proprio per determinare la distanza satellite ricevitore, a partire dalle misure di fase, eĢ necessario introdurre il concetto di ambiguitaĢ.
Come si vede in fig. 1, il segnale di fase eĢ una sorta di onda sinusoidale che parte dal satellite e arriva al ricevitore. Sommariamente possiamo dividere in due parti tale segnale. Una parte frazionaria che il ricevitore eĢ in grado di misurare. Una parte intera, definita proprio come il numero intero di lunghezze d’onda, che passano tra il ricevitore e il satellite. Tale parte eĢ, appunto, l’ambiguitaĢ di fase.
Fig. 1 ā Rappresentazione geometrica dell’ambiguitaĢ di fase
Nello specifico l’ambiguitaĢ viene definita “ambiguitaĢ iniziale” poichĆ© essa deve essere calcolata all’istante t0 , quando il satellite inizia ad essere tracciato dal ricevitore. A partire da quell’istante, il ricevitore eĢ in grado autonomamente di capire quanto varia, epoca per epoca, tale valore.
In sintesi, l’ambiguitaĢ eĢ per definizione un numero intero.
Come avviene il fissaggio delle ambiguitaĢ
Il fissaggio dell’ambiguitaĢ eĢ un’operazione che deve avvenire durante le prime fasi del rilievo. Tale fase puoĢ avere una durata variabile, da pochi secondi a alcuni minuti generalmente, a seconda delle condizioni al contorno e del tipo di rilievo.
Consideriamo che, all’avvio del rilievo, l’ambiguitaĢ iniziale eĢ un’incognita, cosiĢ come lo sono tutte le altre incognite che si riferiscono principalmente agli effetti di disturbo sul segnale. Come noto, tali effetti possono essere mitigati o modellati in diversi modi, utilizzando modelli interni, servizi di correzione differenziale (per i rilievi RTK), tecniche di differenziazione delle osservabili (sia in tempo reale che in post processamento).
Anche le ambiguitaĢ di fase sono, esattamente allo stesso modo di tutti gli effetti citati, delle incognite all’interno delle equazioni di soluzione; traggono, quindi, giovamento dal fatto di riuscire a modellare o stimare o eliminare altri effetti di disturbo. Provando a fare un esempio pratico, ci si riferisce ad un rilievo in tempo reale. Quando le correzioni differenziali iniziano ad essere ricevute, esse consentono di “eliminare” in alcuni secondi molte voci incognite relative agli effetti di disturbo. Ć evidente a questo punto che saraĢ piuĢ facile risolvere anche le ambiguitaĢ, assegnando ad essere un valore noto anzichĆ© lasciarle come incognite, poichĆ© all’interno delle equazioni di soluzione del sistema, il numero di incognite diminuisce mano a mano che le correzioni differenziali portano informazioni.
Questo eĢ il motivo per cui sul nostro ricevitore riusciamo a vedere una soluzione che passa dallo stato “Stand alone” a quello “Float” e a quello “FIX” mano a mano che le correzioni differenziali aiutano nella soluzione del sistema.
Cosa si intende peroĢ per soluzione “Float”?
L’ambiguitaĢ eĢ un numero intero per definizione. I metodi di soluzione prevedono, peroĢ, che si definisca un valore reale come primo step per avvicinarsi alla soluzione finale. Quando l’ambiguitaĢ di fase per ogni satellite risulta identificata con un numero reale, si passa quindi alla soluzione cosiddetta “Float“. Ć chiaro che tale valore non ĆØ quello corretto e definitivo ma eĢ certamente meglio che lasciare l’ambiguitaĢ totalmente incognita.
Questo si ripercuote sulla precisione delle coordinate finali.
Una soluzione stand alone (in cui non si ha alcuna informazione sull’ambiguitaĢ di fase) utilizzeraĢ soltanto le misure di codice con una precisione del posizionamento dell’ordine dei metri.
Una soluzione FLOAT (in cui l’ambiguitaĢ di fase eĢ un numero reale) utilizza le misure di fase ma non ha perfettamente nota la misura della distanza tra satellite e ricevitore, consentendo di ottenere un posizionamento con precisione di alcune decine di centimetri
Una soluzione FIXED (in cui l’ambiguitaĢ eĢ stata effettivamente fissata ad un numero intero) consente di ottenere un posizionamento con precisione di pochi centimetri.
I falsi fissaggi
Volutamente, nel passaggio precedente, non si eĢ posta attenzione particolare al passaggio tra la condizione FLOAT e quella FIXED. L’ambiguitaĢ di fase FLOAT (numero reale) viene passata a FIXED (numero intero) a seguito di alcuni test statistici che traggono giovamento dal fatto che le epoche aumentano e le incognite vengono sempre piuĢ risolte. PuoĢ capitare peroĢ, in particolari condizioni, che vi siano dei cosiddetti “falsi fissaggi”. CioĢ avviene quando all’ambiguitaĢ per un singolo satellite viene assegnato un valore intero che, peroĢ, non corrisponde a quello vero, corretto. Il numero intero di lunghezze d’onda tra satellite e ricevitore non eĢ, nella realtaĢ, quello che viene calcolato dal ricevitore. Si tratta di un fenomeno raro ma puoĢ accadere. Spesso, in casi in cui vi siano condizioni particolarmente avverse, in cui, ad esempio, alcuni effetti di disturbo locale siano difficilmente “eliminabili” dal sistema e, quindi, rendano difficile la soluzione del sistema stesso.
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Cosa ci si puoĢ aspettare quando si ha un falso fissaggio?
Intanto diventa difficile da individuare, almeno in tempo reale. La soluzione eĢ comunque FIXED, quindi precisa. In termini di coordinate possiamo aspettarci una soluzione precisa ma probabilmente si perde in accuratezza. La soluzione eĢ stabile nel tempo, varia poco da un epoca all’altra (precisione), ma le coordinate non sono corrispondenti al valore vero (accuratezza). Per esporre meglio il concetto, si rappresenta in figura 2 una nota rappresentazione per spiegare la differenza tra precisione e accuratezza.
Fig. 2 ā Rappresentazione simbolica dei concetti di precisione e accuratezza
1 ā Misure poco precise e poco accurate
2 ā Misure poco precise e accurate
3 ā Misure precise e poco accurate
4 ā Misure precise e accurate
In un falso fissaggio, quindi, possiamo avere misure precise ma poco accurate.
Cosa accade invece per le soluzioni FLOAT?
Ecco, in questo caso c’eĢ un basso rischio di avere misure poco accurate poichĆ©, non essendo passati alla fase di fissaggio ad intero, non si corre il rischio di incorrere in un falso fissaggio. Ma certamente non ci si puoĢ aspettare di avere misure precise. Per riferirsi alla figura sopra, in caso di soluzioni FLOAT, eĢ probabile che ci si ritrovi nelle condizioni 3.
Talvolta accade anche che una soluzione FLOAT puĆ² portare problemi di accuratezza, oltre che di precisione.
In tutti questi casi, tipicamente presenti quando si hanno condizioni difficili per il rilievo, occorre guardare in maniera piuĢ approfondita i segnali dei singoli satelliti. Eventualmente inserire dei filtri piuĢ stringenti sul SNR (Signal Noise Ratio) , togliere satelliti complessi dal calcolo, incrementare il cutoff. In generale, come spesso accade anche per gli effetti di disturbo sul segnale, i problemi legati al fissaggio delle ambiguitaĢ si possono risolvere con un numero abbondante di satelliti che consente all’operatore di avere maggiore margine di manovra per eliminare, modificare, filtrare i segnali.
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