ITUB20151810A1 - Method and device for tracking the path of an object - Google Patents
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Description
"Metodo e dispositivo di tracciamento del percorso di un oggetto" "Method and device for tracking the path of an object"
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto un metodo e dispositivo di tracciamento del percorso di un oggetto. The present invention relates to a method and device for tracking the path of an object.
Il metodo di tracciamento del percorso di un oggetto comprende i seguenti passi: The method of tracing the path of an object includes the following steps:
a) rilevazione di un segnale di accelerazione da almeno un accelerometro ; a) detection of an acceleration signal from at least one accelerometer;
b) calcolo dello spostamento a partire dal detto segnale di accelerazione ; b) calculation of the displacement starting from said acceleration signal;
c) rilevazione di un segnale di orientazione da almeno un magnetometro e/o orientometro; c) detection of an orientation signal from at least one magnetometer and / or orientometer;
d) stima della posizione dell'oggetto istante per istante sulla base dei segnali generati dai detti sensori . d) estimating the position of the object instant by instant on the basis of the signals generated by said sensors.
Attualmente sono noti metodi che utilizzano i passi suddetti per il tracciamento del percorso di un oggetto, e rientrano in una tecnologia che è definita "dead reckoning" , ossia la determinazione della posizione calcolando gli spostamenti da un punto iniziale noto. Un tipo particolare di dead reckoning è rappresentato dai cosiddetti sistemi di navigazione inerziale , (Inertial Navigation Systems - INS), che utilizzano i segnali generati da sensori inerziali per tracciare un percorso di un oggetto. Methods are currently known which use the aforementioned steps for tracing the path of an object, and fall within a technology which is defined as "dead reckoning", ie the determination of the position by calculating the displacements from a known starting point. A particular type of dead reckoning is represented by the so-called inertial navigation systems (INS), which use the signals generated by inertial sensors to trace a path of an object.
Nei sistemi INS attualmente noti , tuttavia, il calcolo avviene unicamente sulla base dei segnali degli accelerometri e dei segnali del magnetometro o dell orientometro . In the INS systems currently known, however, the calculation takes place solely on the basis of the signals of the accelerometers and the signals of the magnetometer or orientometer.
L'utilizzo di giroscopi è noto, ma , come ad esempio descritto dal documento US 5,583,776, questi sono utilizzati principalmente per rimuovere gli effetti della gravità da quanto rilevato dagli accelerometri . The use of gyroscopes is known, but, as described for example by US 5,583,776, these are mainly used to remove the effects of gravity from what is detected by accelerometers.
La presente invenzione è vantaggiosamente, ma non limitatamente , applicata al tracciamento di percorsi subacquei , The present invention is advantageously, but not limitedly, applied to the tracing of underwater routes,
In tale ambito, il documento US 2014/0126334 Al descrive un sistema di navigazione acustico subacqueo, in cui però è necessario prevedere strumentazione aggiuntiva esterna rispetto al dispositivo di tracciamento . La comunicazione acustica , inoltre , risulta problematica per il fatto che la variazione della temperatura con la profondità comporta variazioni di velocità del suono che sta alla base di problematiche di rifrazione del segnale in attraversamento di strati a differente densità . Ne conseguono grandi problematiche nella definizione della posizione tra un dispositivo mobile e un sistema di riferimento se la comunicazione tra essi avviene a profondità differenti . In this context, the document US 2014/0126334 A1 describes an underwater acoustic navigation system, in which however it is necessary to provide additional external instrumentation with respect to the tracking device. Furthermore, acoustic communication is problematic due to the fact that the variation of the temperature with the depth involves variations in the speed of sound which is the basis of problems of refraction of the signal as it passes through layers of different densities. This leads to major problems in defining the position between a mobile device and a reference system if the communication between them occurs at different depths.
Esiste pertanto attualmente una esigenza non soddisfatta di un sistema INS che utilizzi accelerometri , giroscopi e magnetometri e/o orientometri in modo sinergico per ottenere un tracciamento caratterizzato da elevate precisioni. There is therefore currently an unsatisfied need for an INS system that uses accelerometers, gyroscopes and magnetometers and / or orientometers in a synergistic way to obtain a tracking characterized by high precision.
La presente invenzione mira al conseguimento dei suddetti scopi e al superamento degli svantaggi dei sistemi attualmente noti, con un metodo come descritto all 'inizio, il quale inoltre comprende i seguenti ulteriori passi : The present invention aims at achieving the aforementioned purposes and overcoming the disadvantages of currently known systems, with a method as described at the beginning, which also includes the following further steps:
e) rilevazione di un segnale di rotazione da almeno un giroscopio; e) detecting a rotation signal from at least one gyroscope;
f) comparazione della variazione del segnale di orientazione in due successivi istanti con un valore prestabilito ; f) comparison of the variation of the orientation signal in two successive instants with a predetermined value;
g) quando la variazione supera tale valore prestabilito , correzione del segnale di orientazione sulla base del segnale generato dal giroscopio. g) when the variation exceeds this predetermined value, correction of the orientation signal on the basis of the signal generated by the gyroscope.
Ciò consente di utilizzare i giroscopi per correggere le misurazioni del magnetometro e/o dell 'orientometro , quando queste rivelano variazioni improvvise e significative , ossia quando è probabile che ci sia un errore di misurazione che può portare ad errori di valutazione del percorso tracciato anche importanti, soprattutto se dovuti ad una pluralità di errori di misurazione sommati nel tempo. This allows the gyroscopes to be used to correct the measurements of the magnetometer and / or the orientometer, when these reveal sudden and significant variations, i.e. when it is probable that there is a measurement error that can lead to even important errors in evaluating the path traced. , especially if due to a plurality of measurement errors added up over time.
Il metodo riesce quindi a garantire elevate precisioni , come è stato testato effettuando comparazioni con corrispondenti tracciati GPS, che sono risultate molto positive. The method is therefore able to guarantee high accuracy, as it has been tested by making comparisons with corresponding GPS tracks, which were very positive.
In un esempio esecutivo, per la correzione del segnale viene generato un valore di orientazione a partire dal segnale di rotazione , ed il valore del segnale di orientazione temporalmente corrispondente è modificato effettuando la media con il detto valore di orientazione generato a partire dal segnale di rotazione . In an executive example, for the correction of the signal an orientation value is generated starting from the rotation signal, and the value of the temporally corresponding orientation signal is modified by averaging with the said orientation value generated starting from the rotation signal .
Ciò significa che quando la variazione del segnale di orientazione supera una certa soglia, il segnale di orientazione stesso viene corretto sulla base del segnale proveniente dai giroscopi. Questa correzione è effettuata ricavando un valore di orientazione dal segnale proveniente dai giroscopi , e tale valore di orientazione aggiorna il segnale di orientazione mediante una media. This means that when the variation of the orientation signal exceeds a certain threshold, the orientation signal itself is corrected based on the signal from the gyroscopes. This correction is performed by obtaining an orientation value from the signal coming from the gyroscopes, and this orientation value updates the orientation signal by means of an average.
La media può essere una media aritmetica o una media pesata, in cui il peso dei giroscopi rispetto a quello del magnetometro e/o orientometro è scelto a priori in fase di progettazione, o può essere impostato dall 'utente . The average can be an arithmetic average or a weighted average, in which the weight of the gyroscopes with respect to that of the magnetometer and / or orientometer is chosen a priori during the design phase, or it can be set by the user.
In un ulteriore esempio esecutivo sono previsti due distinti segnali di orientazione, di cui un primo segnale di orientazione è generato dal detto magnetometro e un secondo segnale di orientazione è generato dal detto orientometro. Viene effettuata una comparazione dei due segnali di orientazione , e quando la differenza supera un valore prestabilito , viene effettuata una correzione del primo segnale di orientazione sulla base del secondo segnale di orientazione . Il primo segnale è a questo punto utilizzato per la stima della posizione dell'oggetto. In a further embodiment, two distinct orientation signals are provided, of which a first orientation signal is generated by said magnetometer and a second orientation signal is generated by said orientometer. A comparison of the two orientation signals is made, and when the difference exceeds a predetermined value, a correction of the first orientation signal is made on the basis of the second orientation signal. The first signal is now used to estimate the position of the object.
Ciò consente di effettuare due misurazioni distinte da magnetometro e orientometro e di utilizzare la seconda per correggere la prima in caso di differenza oltre un certo valore prestabilito, ossia anomala . Anche in questo caso la valutazione del segnale di orientazione è più precisa, con conseguente ricaduta positiva sul tracciamento globale del percorso . This allows two separate measurements to be made by magnetometer and orientometer and to use the second to correct the first in case of difference beyond a certain predetermined value, ie anomalous. Also in this case, the evaluation of the orientation signal is more precise, with a consequent positive impact on the global tracking of the path.
In una forma esecutiva, la stima della posizione dell'oggetto istante per istante sulla base dei segnali generati dai detti sensori è effettuata automaticamente a partire dalla perdita del segnale di un rilevatore GPS . In one embodiment, the estimation of the position of the object instant by instant on the basis of the signals generated by said sensors is carried out automatically starting from the loss of the signal of a GPS detector.
In questo modo, la rilevazione dei segnali dai sensori ed il calcolo del percorso viene attivato automaticamente alla perdita del segnale di posizionamento globale . Ciò consente di commutare in automatico il sistema nelle due modalità di tracciamento senza bisogno di interventi esterni dell 'utente e senza interruzioni . In this way, the detection of the signals from the sensors and the calculation of the path is automatically activated when the global positioning signal is lost. This allows you to automatically switch the system into the two tracking modes without the need for external user intervention and without interruptions.
Secondo un ulteriore esempio esecutivo , la posizione rilevata dal rilevatore GPS nell'istante di perdita del segnale GPS è utilizzata come posizione di partenza per la stima della posizione dell 'oggetto istante per istante sulla base dei segnali generati dai detti sensori. According to a further embodiment, the position detected by the GPS detector at the instant of loss of the GPS signal is used as the starting position for estimating the position of the object instant by instant on the basis of the signals generated by said sensors.
In questo modo la ricostruzione del percorso parte da un punto misurato mediante GPS, che quindi è ritenuto affidabile . Il sistema di calcolo della posizione è pertanto realizzato a partire da una posizione nello spazio "vera" in quanto definita da connessione satellitare . In this way the reconstruction of the route starts from a point measured by GPS, which is therefore considered reliable. The position calculation system is therefore realized starting from a "true" position in space as defined by a satellite connection.
Secondo una ulteriore forma esecutiva, nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato, la stima della posizione dell'oggetto istante per istante sulla base dei segnali generati dai detti sensori è automaticamente interrotta . According to a further embodiment, when the GPS signal is locked again, the estimate of the position of the object instant by instant on the basis of the signals generated by said sensors is automatically interrupted.
Ciò consente di commutare nuovamente il sistema in modo automatico dalla modalità dead reckoning alla modalità GPS , non appena il segnale è disponibile e viene riagganciato . This allows the system to be switched back automatically from dead reckoning mode to GPS mode, as soon as the signal is available and is hung up.
Secondo un perfezionamento, la posizione rilevata dal rilevatore GPS nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato è utilizzata come posizione finale , ed il percorso tracciato è corretto a ritroso in modo tale per cui la posizione finale calcolata coincide con la posizione finale rilevata dal rilevatore GPS . According to an improvement, the position detected by the GPS detector when the GPS signal is re-locked is used as the final position, and the tracked path is corrected backwards in such a way that the final calculated position coincides with the final position detected by the GPS detector.
La curva che definisce il percorso tracciato è pertanto rimodellata in modo da adeguarsi alle posizioni iniziale e finale definite dal segnale GPS. The curve that defines the traced path is therefore reshaped in order to adapt to the initial and final positions defined by the GPS signal.
Oggetto della presente invenzione è inoltre un dispositivo per il tracciamento di un percorso , comprendente almeno un accelerometro , almeno un giroscopio , almeno un orientometro e/o magnetometro e una unità di elaborazione collegata ai detti sensori per la stima della posizione del dispositivo istante per istante sulla base dei segnali generati dai detti sensori . L'unità di elaborazione comprende una sottounità di comparazione della variazione del segnale generato dall'orientometro e/o magnetometro in due successivi istanti con un valore prestabilito, in modo tale per cui quando la variazione supera tale valore prestabilito , 1'unità di elaborazione effettua una correzione del segnale generato dall'orientometro e/o magnetometro sulla base del segnale generato dal giroscopio . The object of the present invention is also a device for tracing a path, comprising at least one accelerometer, at least one gyroscope, at least one orientometer and / or magnetometer and a processing unit connected to said sensors for estimating the position of the device instant by instant. on the basis of the signals generated by said sensors. The processing unit comprises a sub-unit for comparing the variation of the signal generated by the orientometer and / or magnetometer in two successive instants with a predetermined value, so that when the variation exceeds this predetermined value, the processing unit performs a correction of the signal generated by the orientometer and / or magnetometer on the basis of the signal generated by the gyroscope.
Preferibilmente sono previsti tre accelerometri disposti lungo tre assi paralleli tra loro e tre giroscopi atti a rilevare la rotazione attorno a tre assi paralleli tra loro. Preferably, three accelerometers are provided arranged along three axes parallel to each other and three gyroscopes suitable for detecting rotation around three axes parallel to each other.
In un esempio esecutivo, è previsto un rilevatore GPS collegato alla detta unità di elaborazione , e 1'unità di elaborazione comprende una sottounità di monitoraggio del rilevatore GPS. Alla perdita del segnale GPS, 1'unità di elaborazione comincia automaticamente ad effettuare la stima della posizione del dispositivo istante per istante sulla base dei segnali generati dai detti sensori e, nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato, 1'unità di elaborazione interrompe automaticamente tale stima . In an embodiment, a GPS detector connected to said processing unit is provided, and the processing unit comprises a monitoring sub-unit of the GPS detector. When the GPS signal is lost, the processing unit automatically begins to estimate the position of the device instant by instant on the basis of the signals generated by said sensors and, when the GPS signal is re-locked, the processing unit automatically stops this estimation.
In una forma esecutiva, la posizione rilevata dal rilevatore GPS nell'istante di perdita del segnale è utilizzata dall'unità di elaborazione come posizione di partenza per il tracciamento del percorso. In one embodiment, the position detected by the GPS detector at the instant of loss of the signal is used by the processing unit as the starting position for tracking the route.
In una ulteriore forma esecutiva , la posizione rilevata dal rilevatore GPS nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato è utilizzata come posizione finale dall 'unità di elaborazione, la quale unità di elaborazione corregge a ritroso il percorso tracciato in modo tale per cui la posizione finale calcolata coincide con la posizione finale rilevata dal rilevatore GPS . In a further embodiment, the position detected by the GPS detector when the GPS signal is re-locked is used as the final position by the processing unit, which processing unit corrects backwards the path traced in such a way that the calculated final position coincides with the final position detected by the GPS detector.
In una forma esecutiva preferita il detto accelerometro è un accelerometro lineare. In a preferred embodiment the said accelerometer is a linear accelerometer.
A differenza degli accelerometri tradizionali , gli accelerometri lineari agiscono in modo da filtrare in modo nativo la componente di accelerazione gravitazionale . L'utilizzo di tale tipologia di accelerometri permette di evitare un utilizzo dei giroscopi per la rimozione degli effetti della gravità, come fatto ad esempio dai sistemi attualmente noti. Unlike traditional accelerometers, linear accelerometers act to natively filter the gravitational acceleration component. The use of this type of accelerometers makes it possible to avoid the use of gyroscopes for the removal of the effects of gravity, as is done for example by currently known systems.
In un esempio preferito, sono previsti mezzi di resistenza all'acqua , in modo tale per cui il dispositivo è atto ad essere utilizzato sott'acqua. In a preferred example, water resistance means are provided, so that the device is adapted to be used underwater.
Ciò si dimostra estremamente vantaggioso dal momento che la navigazione subacquea non può usufruire dei segnali GPS, che non sono rilevabili sott'acqua . This proves extremely beneficial since underwater navigation cannot take advantage of GPS signals, which are not detectable underwater.
In un ulteriore esempio esecutivo preferito , il dispositivo è costituito da un tablet, smartphone o simili . In a further preferred embodiment, the device consists of a tablet, smartphone or the like.
1/ invenzione ha pertanto per oggetto un sistema di auto-localizzazione ed orientamento subacqueo per dispositivi mobili, e consiste nella messa a punto di un sistema computazionale in grado di rielaborare istante per istante i dati forniti dalla sensoristica inerziale comunemente presente in dispositivi mobili quali tablet, smartphone o simili e di restituire un'informazione di posizione geografica presunta del dispositivo durante le fasi di immersione, in assenza di copertura satellitare , connessione internet o qualsiasi forma di comunicazione con unità esterne. 1 / the invention therefore has as its object an underwater self-localization and orientation system for mobile devices, and consists in the development of a computational system capable of reprocessing instant by instant the data provided by the inertial sensors commonly present in mobile devices such as tablets. , smartphone or similar and to return information on the presumed geographical position of the device during the diving phases, in the absence of satellite coverage, internet connection or any form of communication with external units.
La presente invenzione permette quindi di registrare dati e osservazioni geolocalizzati , di consultare la propria posizione rispetto a precedenti percorsi registrati , di accedere a funzionalità GIS, di raccogliere fotografie e video con geotag e compilare tabelle di raccolta dati predefinite dall 'utente geolocali zzando in tempo reale tali rilievi . Il dispositivo è inoltre in grado di comunicare mediante wifi a corta distanza con sensori esterni , di registrare i dati ricevuti nonché di integrarli nel processo computazionale di calcolo della posizione istante per istante. The present invention therefore allows to record geo-localized data and observations, to consult one's position with respect to previous recorded paths, to access GIS functions, to collect photographs and videos with geotags and to compile data collection tables predefined by the user geolocalized in time real such reliefs. The device is also able to communicate via wifi at short distance with external sensors, to record the data received and to integrate them into the computational process of calculating the position moment by moment.
Oggetto della presente invenzione è inoltre un dispositivo di supporto di un tablet , smartphone o simili , per acqua-scooter subacqueo , il quale ha una base di appoggio al detto acqua-scooter, ed una sede di alloggiamento amovibile del detto tablet, la quale sede di alloggiamento ha dimensioni corrispondenti a quelle del tablet ed è conformata in modo tale per cui il tablet è mantenuto con una inclinazione inferiore a 60° rispetto al piano definito dall'acqua-scooter . The object of the present invention is also a support device for a tablet, smartphone or the like, for underwater water scooters, which has a support base for said water scooter, and a removable housing seat for said tablet, which seat of housing has dimensions corresponding to those of the tablet and is shaped in such a way that the tablet is held with an inclination of less than 60 ° with respect to the plane defined by the water-scooter.
Il metodo di tracciamento del percorso infatti funziona in modo efficacie se il dispositivo di tracciamento non subisce inclinazioni troppo marcate attorno ai propri assi, e in particolare se mantiene sostanzialmente invariata una posizione iniziale . Da ciò ne consegue che, nel caso di utilizzo di un acquascooter , è particolarmente vantaggioso vincolare rigidamente il dispositivo di tracciamento all 'acquascooter stesso , in modo che gli spostamenti rilevati siano quelli dell 'acqua-scooter , il quale diventa pertanto 1'oggetto il cui percorso viene tracciato . The method of tracing the path in fact works effectively if the tracing device does not undergo too marked inclinations around its axes, and in particular if it maintains an initial position substantially unchanged. From this it follows that, in the case of using a jet ski, it is particularly advantageous to rigidly constrain the tracking device to the jet ski itself, so that the movements detected are those of the jet ski, which therefore becomes the object of the whose path is plotted.
L'inclinazione inferiore a 60° si è rivelata particolarmente vantaggiosa per consentire all 'utente di visualizzare a poter eventualmente agire sullo schermo touch del tablet o dello smartphone. The inclination of less than 60 ° has proved to be particularly advantageous to allow the user to view and possibly act on the touch screen of the tablet or smartphone.
In un esempio esecutivo , sono previsti due elementi sagomati identicamente e distanziati tra loro da elementi distanziatori , ciascun elemento presentando un lato di appoggio all'acqua-scooter , in modo tale per cui i due lati di appoggio dei due elementi costituiscono la detta base di appoggio , e almeno un lato inclinato provvisto di una rientranza, in modo tale per cui le due rientranze dei due elementi costituiscono la detta sede di alloggiamento . In an executive example, two identically shaped elements are provided, spaced apart by spacer elements, each element having a support side of the water scooter, so that the two supporting sides of the two elements constitute the said base of support, and at least one inclined side provided with a recess, in such a way that the two recesses of the two elements constitute the said housing seat.
Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati in cui: la fig.1 illustra un diagramma di flusso del metodo ; These and other characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following description of some non-limiting executive examples illustrated in the attached drawings in which: Fig. 1 illustrates a flow diagram of the method;
la fig. 2 illustra uno schema a blocchi funzionali del dispositivo ; fig. 2 shows a functional block diagram of the device;
le figg. 3 e 4 illustrano due viste del dispositivo di supporto . figs. 3 and 4 show two views of the support device.
Il metodo descritto in figura 1 inizia alla perdita del segnale GPS 10 . Quando la perdita del segnale GPS viene rilevata , viene lanciata automaticamente la stima della posizione dell'oggetto istante per istante sulla base dei segnali generati dai sensori. La mancanza di segnale GPS attiva pertanto un'analisi dei dati provenienti dai sensori inerziali. La posizione rilevata dal rilevatore GPS nell'istante di perdita del segnale GPS è utilizzata come posizione di partenza per la stima della posizione dell'oggetto istante per istante sulla base dei segnali generati dai sensori . The method described in Figure 1 begins with the loss of the GPS 10 signal. When the loss of the GPS signal is detected, the estimate of the object's position is automatically launched instant by instant based on the signals generated by the sensors. The lack of GPS signal therefore activates an analysis of the data coming from the inertial sensors. The position detected by the GPS detector at the instant of loss of the GPS signal is used as a starting position for estimating the position of the object instant by instant on the basis of the signals generated by the sensors.
A tale scopo viene effettuata una rilevazione 11 istante per istante dei segnali provenienti dall accelerometro , dal giroscopio, dal magnetometro e dall orientometro . For this purpose, an instant by instant detection 11 of the signals coming from the accelerometer, the gyroscope, the magnetometer and the orientometer is carried out.
I dati forniti dall 'accelerometro vengono trattati al fine di escludere dal processo di analisi i disturbi dovuti al rumore e corrispondenti ad esempio a variazioni di posizione accidentale del dispositivo. In particolare viene applicato un filtro passa alto 12. The data provided by the accelerometer are processed in order to exclude from the analysis process the disturbances due to noise and corresponding, for example, to accidental changes in the position of the device. In particular, a high pass filter 12 is applied.
Si procede quindi con il calcolo della velocità e dello spostamento 13 partendo dai dati dell accelerometro , ossia dai dati di accelerazione. L'accelerazione è assunta come costante nell 'intervallo di tempo considerato , ossia tra due successive misurazioni. Per calcolare la velocità e lo spostamento si effettua rispettivamente una integrazione , secondo la seguente formula: The speed and displacement 13 is then calculated starting from the accelerometer data, ie from the acceleration data. The acceleration is assumed to be constant in the time interval considered, ie between two successive measurements. To calculate the speed and the displacement, an integration is carried out respectively, according to the following formula:
v = vQ+ at v = vQ + at
e una doppia integrazione , secondo la seguente formula : and a double integration, according to the following formula:
x = x0+ vt+<1>2 x = x0 + vt + <1> 2
Viene quindi calcolato lo spostamento effettivo 14 , il quale è integrato con i dati di direzione angolare rispetto al Nord terrestre. I dati provenienti dal magnetometro e/o dall 'orientometro sono rielaborati su basi trigonometriche e sono riferiti ad un sistema di coordinate geodetico, come ad esempio il sistema WGS84. The actual displacement 14 is then calculated, which is integrated with the data of angular direction with respect to the Earth's North. The data coming from the magnetometer and / or the orientometer are reprocessed on trigonometric bases and refer to a geodetic coordinate system, such as the WGS84 system.
Viene quindi effettuata una correzione 15 allo spostamento effettivo calcolato al passo 14. A tale scopo si effettua una comparazione della variazione del segnale di orientazione in due successivi istanti con un valore prestabilito e quando la variazione supera tale valore prestabilito , il segnale di orientazione viene corretto sulla base del segnale generato dal giroscopio . A correction 15 is then made to the actual displacement calculated in step 14. For this purpose, a comparison is made of the variation of the orientation signal in two successive instants with a predetermined value and when the variation exceeds this predetermined value, the orientation signal is corrected based on the signal generated by the gyroscope.
Per la correzione del segnale viene generato un valore di orientazione a partire dal segnale di rotazione , ed il valore del segnale di orientazione temporalmente corrispondente è modificato effettuando la media con il detto valore di orientazione generato a partire dal segnale di rotazione. To correct the signal, an orientation value is generated starting from the rotation signal, and the value of the temporally corresponding orientation signal is modified by averaging with said orientation value generated starting from the rotation signal.
La media può essere una media aritmetica o una media pesata, in cui il peso dei giroscopi rispetto a quello del magnetometro e/o orientometro è scelto a priori in fase di progettazione, o può essere impostato dall 'utente . The average can be an arithmetic average or a weighted average, in which the weight of the gyroscopes with respect to that of the magnetometer and / or orientometer is chosen a priori during the design phase, or it can be set by the user.
In alternativa o in combinazione alla correzione del segnale di orientazione del magnetometro e/o orientometro sulla base del segnale di rotazione , è possibile prevedere una correzione del segnale di orientazione del magnetometro sulla base dei dati provenienti dall orientometro . Alternatively or in combination with the correction of the orientation signal of the magnetometer and / or orientometer on the basis of the rotation signal, it is possible to provide for a correction of the orientation signal of the magnetometer on the basis of the data coming from the orientometer.
In questo caso sono previsti due distinti segnali di orientazione , di cui un primo segnale di orientazione è generato dal detto magnetometro e un secondo segnale di orientazione è generato dal detto orientometro. Viene effettuata una comparazione dei due segnali di orientazione , e quando la differenza supera un valore prestabilito, viene effettuata una correzione del primo segnale di orientazione sulla base del secondo segnale di orientazione . Il primo segnale è a questo punto utilizzato per la stima della posizione dell 'oggetto . In this case, two distinct orientation signals are provided, of which a first orientation signal is generated by the said magnetometer and a second orientation signal is generated by the said orientometer. A comparison of the two orientation signals is made, and when the difference exceeds a predetermined value, a correction of the first orientation signal is made on the basis of the second orientation signal. The first signal is now used to estimate the position of the object.
La correzione può essere effettuata istante per istante, o in alternativa periodicamente ad intervalli prestabiliti . The correction can be made instant by instant, or alternatively periodically at pre-established intervals.
Nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato 16, la stima della posizione è automaticamente interrotta . When the GPS signal is locked again 16, the estimation of the position is automatically interrupted.
La posizione rilevata nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato è utilizzata come posizione finale , ed il percorso tracciato è corretto a ritroso in un processo di backtracking 17 in modo tale per cui la posizione finale calcolata coincide con la posizione finale rilevata. The position detected when the GPS signal is re-locked is used as the final position, and the tracked path is corrected backwards in a backtracking process 17 in such a way that the final calculated position coincides with the final detected position.
La figura 2 illustra uno schema a blocchi funzionali del dispositivo , comprendente un accelerometro 1, un giroscopio 2, un orientometro 3, un magnetometro 4. Figure 2 illustrates a functional block diagram of the device, comprising an accelerometer 1, a gyroscope 2, an orientometer 3, a magnetometer 4.
L'accelerometro 1 è preferibilmente un accelerometro lineare . The accelerometer 1 is preferably a linear accelerometer.
È prevista una unità di elaborazione 5 collegata ai sensori per la stima della posizione del dispositivo istante per istante sulla base dei segnali generati dai sensori . L'unità di elaborazione 5 comprende una sottounità di comparazione 50 della variazione del segnale generato dall 'orientometro 3 e/o magnetometro 4 in due successivi istanti con un valore prestabilito. Quando la variazione supera tale valore prestabilito, 1'unità di elaborazione 5 effettua una correzione del segnale generato dall 'orientometro 3 e/o magnetometro 4 sulla base del segnale generato dal giroscopio 2. A processing unit 5 connected to the sensors is provided for estimating the position of the device instant by instant on the basis of the signals generated by the sensors. The processing unit 5 comprises a subunit 50 for comparing the variation of the signal generated by the orientometer 3 and / or magnetometer 4 in two successive instants with a predetermined value. When the variation exceeds this predetermined value, the processing unit 5 corrects the signal generated by the orientometer 3 and / or magnetometer 4 on the basis of the signal generated by the gyroscope 2.
Il dispositivo comprende un rilevatore GPS 6 collegato all'unità di elaborazione 5 , e 1'unità di elaborazione 5 comprende una sottounità di monitoraggio 51 del rilevatore GPS. Alla perdita del segnale GPS, come rilevato dalla sottounità di monitoraggio 51, 1'unità di elaborazione 5 comincia automaticamente ad effettuare la stima della posizione del dispositivo istante per istante sulla base dei segnali generati dai sensori e , nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato , 1'unità di elaborazione 5 interrompe automaticamente tale stima. The device comprises a GPS detector 6 connected to the processing unit 5, and the processing unit 5 comprises a monitoring sub-unit 51 of the GPS detector. Upon loss of the GPS signal, as detected by the monitoring sub-unit 51, the processing unit 5 automatically begins to estimate the position of the device instant by instant on the basis of the signals generated by the sensors and, when the GPS signal is once again hooked up, the processing unit 5 automatically interrupts this estimate.
La posizione rilevata dal rilevatore GPS nell 'istante di perdita del segnale è utilizzata dall'unità di elaborazione 5 come posizione di partenza per il tracciamento del percorso. La posizione rilevata dal rilevatore GPS 6 nel momento in cui il segnale GPS è nuovamente agganciato è utilizzata come posizione finale dall 'unità di elaborazione 5 . L'unità di elaborazione 5 corregge a ritroso il percorso tracciato , in modo tale per cui la posizione finale calcolata coincide con la posizione finale rilevata dal rilevatore GPS 6. The position detected by the GPS detector in the instant of loss of the signal is used by the processing unit 5 as the starting position for tracking the route. The position detected by the GPS detector 6 when the GPS signal is re-locked is used as the final position by the processing unit 5. The processing unit 5 corrects backwards the traced path, in such a way that the final calculated position coincides with the final position detected by the GPS detector 6.
Il dispositivo è costituito preferibilmente da un tablet , smartphone o simili, ed è provvisto di mezzi per la resistenza all'acqua , in modo da poter essere utilizzato durante un'immersione. The device preferably consists of a tablet, smartphone or the like, and is provided with means for water resistance, so that it can be used during a dive.
I mezzi di resistenza all'acqua possono essere costituiti ad esempio da una custodia subacquea. The means of water resistance can be constituted, for example, by an underwater housing.
II dispositivo comprende quindi un touchscreen 7, mediante il quale è possibile ad esempio visualizzare in real-time la propria posizione e/o consultare la propria posizione rispetto a precedenti percorsi registrati . The device therefore comprises a touchscreen 7, by means of which it is possible, for example, to view one's position in real time and / or consult one's position with respect to previous recorded routes.
Il dispositivo può vantaggiosamente integrare tutte le funzionalità attualmente note per i tablet, per poter ad esempio accedere a funzionalità GIS, raccogliere fotografie e video con geotag e compilare tabelle di raccolta dati predefinite dall 'utente geolocalizzando in tempo reale tali rilievi . Il dispositivo comprende inoltre una unità wifi , ed è pertanto in grado di comunicare mediante wifi a corta distanza con sensori esterni , di registrare i dati ricevuti nonché di integrarli nel processo computazionale di calcolo della posizione istante per istante . The device can advantageously integrate all the functions currently known for tablets, for example to be able to access GIS functions, collect photos and videos with geotags and compile data collection tables predefined by the user, geolocating these surveys in real time. The device also includes a wifi unit, and is therefore able to communicate via wifi at short distance with external sensors, to record the data received and to integrate them into the computational process of calculating the position moment by moment.
Le figure 3 e 4 illustrano due viste del dispositivo di supporto di un tablet , smartphone o simili, montabile su un acqua-scooter subacqueo 9, il quale acqua- scooter subacqueo 9 è illustrato schematicamente in figura 4. Figures 3 and 4 show two views of the support device of a tablet, smartphone or the like, which can be mounted on an underwater water scooter 9, which underwater water scooter 9 is schematically illustrated in Figure 4.
Il dispositivo di supporto ha una base di appoggio all 'acqua-scooter 9, ed una sede di alloggiamento amovibile del tablet. The support device has a support base for the aqua-scooter 9, and a removable housing seat for the tablet.
Il dispositivo di supporto comprende due elementi 80 sagomati identicamente tra loro e distanziati tra loro da elementi distanziatori 81, preferibilmente tre elementi distanziatori tubolari . The support device comprises two elements 80 shaped identically to each other and spaced from each other by spacer elements 81, preferably three tubular spacer elements.
Ciascun elemento 80 presenta un lato di appoggio all 'acqua-scooter 83, in modo tale per cui i due lati di appoggio 83 dei due elementi 80 costituiscono la detta base di appoggio, Each element 80 has a support side for the water scooter 83, in such a way that the two support sides 83 of the two elements 80 constitute the said support base,
Ciascun elemento 80 presenta inoltre un lato inclinato 84 provvisto di una rientranza 82, in modo tale per cui le due rientranze 82 dei due elementi 80 costituiscono la detta sede di alloggiamento . Each element 80 also has an inclined side 84 provided with a recess 82, so that the two recesses 82 of the two elements 80 constitute the said housing seat.
La sede di alloggiamento ha vantaggiosamente dimensioni corrispondenti a quelle del tablet ed è conformata in modo tale per cui il tablet è mantenuto con una inclinazione inferiore a 60° rispetto al piano definito dall 'acqua-scooter . The housing seat advantageously has dimensions corresponding to those of the tablet and is shaped in such a way that the tablet is held with an inclination of less than 60 ° with respect to the plane defined by the water-scooter.
Il dispositivo di supporto comprende mezzi di fissaggio all 'acqua-scooter e mezzi di accoppiamento del tablet nella sede di alloggiamento. The support device comprises means for fixing to the aqua-scooter and means for coupling the tablet in the housing seat.
Nell 'esempio riportato nelle figure, tali mezzi comprendono fenditure passanti 85 e 86 negli elementi 80. Le fenditure di fissaggio all'acqua-scooter 86 sono poste in corrispondenza dei lati di appoggio all'acquascooter 83. In tali fenditure 86 è possibile far passare ad esempio una cinghia di fissaggio amovibile del dispositivo di supporto all acqua-scooter . Le fenditure di accoppiamento del tablet 85 sono invece poste in corrispondenza delle rientranze 82, ossia in prossimità della sede di alloggiamento . Similmente, in tali fenditure 85 è possibile passare una cinghia o un elemento elastico di trattenimento del tablet nella sede di alloggiamento . In the example shown in the figures, these means comprise through slots 85 and 86 in the elements 80. The water-scooter fixing slots 86 are placed in correspondence with the supporting sides of the jet ski 83. In these slots 86 it is possible to pass for example a removable fastening strap of the support device to the water-scooter. The coupling slits of the tablet 85 are instead placed in correspondence with the recesses 82, ie in proximity to the housing seat. Similarly, in these slits 85 it is possible to pass a belt or an elastic element for retaining the tablet in the housing seat.
Da tutto quanto precedentemente esposto appare evidente che 1'invenzione non è limitata alle forme esecutive testé descritte e illustrate a semplice titolo di esempio non limitativo ma potrà essere ampiamente variata e modificata, nel suo complesso e nei singoli particolari, a seconda delle specifiche esigenze e convenienze di fabbricazione e di impiego, soprattutto costruttivamente e nell'ambito degli equivalenti tecnici e funzionali, senza per questo abbandonare il principio informatore sopra esposto ed a seguito rivendicato. From all the foregoing it is evident that the invention is not limited to the embodiments just described and illustrated merely by way of non-limiting example but can be widely varied and modified, as a whole and in individual details, according to specific needs and convenience of manufacture and use, above all constructively and in the context of technical and functional equivalents, without thereby abandoning the guiding principle described above and claimed hereinafter.
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