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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