Nel linguaggio comune GPS è diventato sinonimo di navigazione satellitare – eppure il GPS è solo uno dei diversi sistemi riuniti sotto il termine generico GNSS. Per laptop, tablet e centraline robuste sul campo, questa differenza fa una differenza pratica: quale sistema utilizza un dispositivo, quante costellazioni satellitari può elaborare il ricevitore e se vengono elaborati anche dati di correzione RTK determina se alla fine si raggiunge una precisione di posizionamento di diversi metri o di pochi centimetri. Questo articolo spiega la differenza tra GPS e GNSS, mostra quali sistemi satellitari sono impiegati nell'assortimento RobustBook, cosa offre in più l'RTK, quali presupposti servono a tal fine – e inquadra in quali ambiti d'impiego basta la precisione metrica e dove serve la precisione centimetrica.
Cosa distingue il GPS dal GNSS?
GPS sta per Global Positioning System e indica originariamente esclusivamente il sistema di navigazione satellitare gestito dagli Stati Uniti. Poiché il GPS è stato il primo sistema disponibile a livello mondiale ed è rimasto per decenni il più noto, il nome viene spesso usato nel linguaggio comune come termine generico per la navigazione satellitare in generale – tecnicamente non è corretto. GNSS sta per Global Navigation Satellite System ed è il termine superiore per tutti i sistemi di navigazione satellitare che forniscono dati di posizione a livello mondiale o regionale, quindi il GPS e gli altri sistemi descritti nella sezione successiva.
La differenza è più di una semplice questione terminologica: un modulo di ricezione che supporta esclusivamente il GPS può utilizzare solo i satelliti americani. Un modulo compatibile GNSS può invece accedere in aggiunta ai satelliti di altri sistemi e quindi calcolare con più satelliti contemporaneamente – il che, soprattutto in ambienti con visibilità del cielo limitata, ad esempio tra edifici, sotto il bosco o su pendii, rende più stabile la determinazione della posizione. Diversi dispositivi dell'assortimento RobustBook sono di conseguenza dotati non di puro GPS, ma di moduli GNSS che elaborano più costellazioni contemporaneamente.
Quali sistemi satellitari fanno parte del GNSS?
Oltre al GPS americano, fanno parte del GNSS il GLONASS russo, il Galileo europeo, il BeiDou cinese e il QZSS giapponese, a copertura regionale. Diversi dispositivi RobustBook indicano espressamente nella loro dotazione di connettività quali di questi sistemi sono supportati:
- Il RuggON VIKING II 07A e il RuggON SOL 7 sono dotati di GNSS, che comprende GPS, GLONASS, Galileo e BeiDou.
- Il RuggON VULCAN 10A indica GNSS con GPS, Galileo e GLONASS.
- Il RuggON VULCAN 10X offre opzionalmente GNSS con GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou e QZSS.
- Il RuggON VORTEX 07X offre opzionalmente GNSS con GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou e QZSS – integrato da Dead-Reckoning o RTK come opzione.
- Il Fieldbook N101 offre GNSS come opzione di slot di espansione accanto a LoRa, AV-IN, CAN e UART – qui la navigazione satellitare può essere aggiunta in modo modulare, invece di essere montata fissa.
Quante costellazioni un ricevitore possa elaborare incide direttamente sull'affidabilità della determinazione della posizione: più satelliti di più sistemi sono visibili contemporaneamente, più stabile funziona il calcolo della posizione anche con visibilità del cielo parzialmente coperta.
Quanto è preciso un normale ricevitore GNSS?
Un ricevitore GNSS comune, come montato in tablet e laptop, calcola la propria posizione dalle differenze di tempo di percorrenza dei segnali di più satelliti. Senza dati di correzione aggiuntivi, la precisione raggiungibile si colloca tipicamente nell'ordine di diversi metri – sufficiente per navigazione, determinazione della posizione sul campo, l'instradamento verso il prossimo luogo d'intervento o l'associazione approssimativa di un set di dati a una posizione. Quanto risulti precisa la determinazione della posizione nel singolo caso dipende da diversi fattori: il numero di satelliti visibili, la loro distribuzione geometrica nel cielo, le ostruzioni dovute a edifici, vegetazione o terreno, nonché fattori di disturbo come la propagazione multipercorso, ovvero la riflessione dei segnali su superfici. Per la maggior parte delle applicazioni sul campo e in cantiere – ad esempio navigazione, tracciamento di veicoli o squadre mobili, o la georeferenziazione approssimativa di foto e documentazioni – questa precisione metrica è sufficiente.
Cosa offre in più l'RTK?
RTK sta per Real Time Kinematic ed è una procedura che migliora la precisione di posizionamento di un ricevitore GNSS da diversi metri all'ordine del centimetro. Invece di affidarsi esclusivamente ai segnali satellitari, un ricevitore compatibile RTK confronta in tempo reale la propria misurazione con i dati di correzione di una posizione di riferimento nota. Poiché la posizione del riferimento è nota con esattezza, si possono eliminare per calcolo gli errori di segnale e atmosferici che restano in una misurazione satellitare isolata. Il risultato è una determinazione della posizione decisamente più precisa, come necessaria ad esempio per il controllo di sistemi non presidiati: il RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller porta RTK già nel nome e funge, secondo la descrizione del produttore, da stazione di terra robusta per il controllo preciso di sistemi non presidiati (UAV/UGV), dotata di GNSS dedicato. Anche il RuggON VORTEX 07X indica RTK espressamente come opzione supportata.
Cosa serve in pratica per l'RTK?
L'RTK non funziona da solo dal ricevitore, ma necessita di una fonte per i dati di correzione. Esistono fondamentalmente due vie: una propria stazione di riferimento ovvero di base, posta su un punto misurato con esattezza, che invia costantemente le proprie deviazioni al ricevitore mobile – il „rover" –, oppure un servizio di correzione, che fornisce i dati di correzione di una rete di stazioni di riferimento tramite la rete di telefonia mobile. In entrambi i casi il ricevitore necessita di una connessione dati continua per ottenere i dati di correzione in tempo reale – con una propria stazione di base in genere via radio, con un servizio di correzione tramite una connessione di rete mobile. Senza questa connessione, un dispositivo compatibile RTK ricade sulla normale precisione GNSS nell'ordine del metro. Proprio per questo la connettività – che sia via antenna radio o via rete mobile – è parte integrante di ogni configurazione RTK, non solo un dettaglio accessorio.
GPS dedicato o combo GPS-LTE: le opzioni di connettività nell'assortimento RobustBook
In diversi modelli Durabook dell'assortimento, la dotazione GPS può essere scelta in fase di configurazione – e qui esiste un'importante esclusione che gli interessati dovrebbero conoscere. Sui modelli Durabook R8 (inclusa la variante R8-EX) e Durabook R11 nonché Durabook R11L, secondo il configuratore, sono disponibili due vie a esclusione reciproca: o un „combo Multi-Carrier 4G LTE Mobile Broadband + GPS", in cui rete mobile e GPS passano insieme attraverso un modulo, oppure un „Dedicated GPS", un modulo autonomo dedicato esclusivamente al GPS. Chi necessita contemporaneamente di rete mobile e GPS sceglie, per questi modelli, l'opzione combo; chi necessita esclusivamente di GPS senza modulo di rete mobile sceglie la variante dedicata. Una combinazione di entrambe non è prevista per questi modelli secondo il configuratore.
Sul Durabook U11I la dotazione è strutturata diversamente: qui il GPS dedicato è disponibile autonomamente, ma secondo il configuratore può essere inoltre combinato con rete mobile 4G-LTE o 5G tramite un'antenna RF Pass-Through – un'esclusione documentata come per R8 o R11 non è indicata per il U11I. Analogamente sul Durabook S14I: qui il GPS dedicato è disponibile sia autonomamente sia in combinazione con rete mobile 4G-LTE o 5G più antenna RF Pass-Through. Sul Durabook Z14I il GPS dedicato fa parte della lista di dotazione, integrato da un connettore RF Pass-Through per WWAN, GPS e WLAN. Sul Durabook S15AB il GPS è, secondo la descrizione del prodotto, integrato in modo fisso – il modulo 4G-LTE opzionale può essere ordinato in aggiunta indipendentemente da esso.
Per la pratica ciò significa: chi in fase di configurazione di un dispositivo Durabook ordina il GPS dovrebbe chiarire in anticipo se serve contemporaneamente anche una connessione di rete mobile – perché non ogni combinazione è possibile su ogni modello. Una panoramica completa della riga GPS/LTE per modello è fornita dalla tabella comparativa laptop e dalla tabella comparativa tablet.
Dove basta la precisione metrica – e dove serve il centimetro?
Non ogni ambito d'impiego richiede la stessa precisione. I tre esempi seguenti dal campo e dal cantiere mostrano dove basta la precisione metrica e dove diventa utile il supporto RTK.
Rilievo e misurazione
Per il rilievo di terreni, costruzioni o tracciati di condutture, così come per la misurazione in cantiere, in genere la precisione standard di un ricevitore GNSS non è sufficiente – qui conta ogni centimetro, perché le deviazioni si ripercuotono direttamente su piani, calcoli delle quantità e fatturazioni. Coerentemente, nella descrizione del produttore del Durabook R11 si parla espressamente di „tecnici e topografi" che sul campo devono accedere a dati in tempo reale – integrata da connettività GPS e 4G-LTE. Per compiti in cui serve effettivamente precisione centimetrica occorre inoltre la correzione RTK descritta nelle sezioni precedenti, ad esempio tramite un dispositivo aggiuntivo compatibile RTK come il RuggON VORTEX 07X. Sulla pagina di settore Edilizia si trovano tablet e laptop robusti configurabili per l'impiego in cantiere con modulo LTE/GPS opzionale.
Agricoltura di precisione
In agricoltura il controllo satellitare è ormai consolidato da tempo: sulla pagina di settore Silvicoltura e agricoltura si descrive che i trattori guidati via GPS guadagnano popolarità da anni e sono realizzabili sul campo con tablet robusti RobustBook. Per la semplice guida automatica nel campo o la documentazione delle superfici lavorate, spesso è sufficiente la precisione metrica. Se invece le corsie di lavoro devono collegarsi esattamente l'una all'altra per evitare sovrapposizioni o lacune nella semina, concimazione o raccolta – agricoltura di precisione in senso stretto –, serve la precisione nettamente superiore fornita dalle procedure di correzione RTK.
Controllo di droni e velivoli (UAV/UGV)
Il fabbisogno di precisione centimetrica si manifesta più chiaramente nel controllo di sistemi non presidiati: il RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller porta già nel nome il riferimento RTK ed è espressamente concepito come stazione di terra per UAV/UGV con GNSS dedicato – con due joystick a effetto Hall e tasti programmabili per il controllo della missione. In aggiunta, il Durabook GC-R8 offre una robusta stazione di controllo a terra con joystick a effetto Hall, croce direzionale a 5 vie e tasti protetti Flip-Guard per il controllo di sistemi non presidiati, concepita per l'integrazione con il tablet Durabook R8.
GPS, GNSS e RTK nell'assortimento RobustBook – una panoramica
In sintesi, nell'assortimento si trovano tre livelli di dotazione: GPS puro ovvero dedicato come modulo autonomo, moduli GNSS con più costellazioni satellitari per una determinazione della posizione più stabile e – su stazioni di terra selezionate e dispositivi da pannello – in aggiunta supporto RTK per la precisione centimetrica. Quale dotazione porti un determinato modello dipende dalla classe di dispositivo: nei tablet e laptop Durabook è in primo piano soprattutto la scelta tra GPS dedicato e una combinazione GPS-LTE, mentre le stazioni di terra e i PC da pannello RuggON sono concepiti con più sistemi satellitari e supporto RTK opzionale per il controllo di sistemi non presidiati. Chi vuole configurare un dispositivo concreto trova l'elenco completo e verificato della dotazione sulla rispettiva pagina prodotto nonché nella tabella comparativa tablet.
Domande frequenti
GPS è lo stesso del GNSS?
No. Il GPS è il sistema satellitare americano ed è quindi solo uno tra diversi. GNSS è il termine generico superiore per tutti i sistemi di navigazione satellitare, tra cui GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou e QZSS.
Un normale ricevitore GPS è sufficiente per il rilievo?
In genere no. Un ricevitore comune raggiunge, senza dati di correzione, tipicamente una precisione nell'ordine del metro. Per rilievo e misurazione, dove serve la precisione centimetrica, occorrono inoltre dati di correzione RTK.
Cosa serve concretamente per l'RTK?
Un ricevitore compatibile RTK nonché una fonte continua di dati di correzione – o una propria stazione di base con connessione radio verso il rover, oppure un servizio di correzione che fornisce i dati tramite la rete di telefonia mobile.
Posso ordinare GPS e LTE contemporaneamente su ogni dispositivo RobustBook?
Non su ogni modello. Su Durabook R8, R8-EX, R11 e R11L, „Dedicated GPS" e il „combo 4G LTE + GPS" si escludono a vicenda secondo il configuratore. Su Durabook U11I e S14I, GPS dedicato e rete mobile possono invece essere combinati.
Quali dispositivi dell'assortimento supportano l'RTK?
Il RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller porta RTK già nel nome del prodotto ed è concepito come stazione di terra per UAV/UGV. Il RuggON VORTEX 07X indica RTK espressamente come opzione supportata.
Quando basta il GPS e quando serve l'RTK
GPS è un singolo sistema satellitare, GNSS il termine generico per tutti i sistemi comparabili a livello mondiale – GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou e QZSS. Un normale ricevitore GNSS raggiunge, senza dati di correzione aggiuntivi, tipicamente una precisione nell'ordine del metro, sufficiente per navigazione, tracciamento e georeferenziazione approssimativa. L'RTK migliora questa precisione fino al centimetro, ma necessita a tal fine di una connessione continua verso una stazione di base o un servizio di correzione. Nell'assortimento RobustBook la gamma va dal GPS dedicato ai moduli GNSS multisistema fino alle stazioni di terra compatibili RTK come il RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller – quale dotazione sia adatta dipende dal rispettivo ambito d'impiego, dalla semplice determinazione della posizione sul campo fino al controllo con precisione centimetrica di sistemi non presidiati.
Per domande sulla dotazione GPS, GNSS o RTK adatta al vostro ambito d'impiego concreto, il team RobustBook è a vostra disposizione per aiutarvi a scegliere il modello adatto.