La navigazione aumentata dalla vista risolve i punti ciechi dei satelliti
I sistemi satellitari che forniscono servizi di posizionamento, navigazione e temporizzazione sono considerati infrastrutture critiche, a causa della loro capacità di supportare veicoli autonomi, indagini ingegneristiche e molto altro. Eppure, la copertura è ancora incompleta. «Soprattutto negli ambienti urbani, i dispositivi di navigazione spesso perdono i segnali satellitari, interrompendo le informazioni di posizionamento: questo evidenzia la necessità di sistemi più resistenti», afferma Phillipp Fanta-Jende, coordinatore del progetto EGeNiouSS(si apre in una nuova finestra). Per risolvere questo problema, EGeNiouSS ha potenziato i Sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) con tecnologie di localizzazione visiva, aumentandone l’affidabilità e la precisione. Tecniche avanzate di visione artificiale, fotogrammetria e geodesia offrono informazioni di posizionamento assoluto indipendenti dai GNSS, grazie a set di dati geospaziali estremamente precisi distribuiti tramite il servizio cloud EGeNiouSS. «Poiché il posizionamento complementare al GNSS diventa sempre più importante, soprattutto per i sistemi autonomi, dimostriamo che può essere conveniente e scalabile», aggiunge Fanta-Jende dell’Istituto austriaco di tecnologia(si apre in una nuova finestra), che ha ospitato il progetto.
Localizzazione visiva e fusione multi-sensore
Mantenere l’accuratezza e l’affidabilità in ambienti complessi, come le aree urbane dense o i luoghi in cui i segnali sono degradati o non disponibili, è una sfida costante dei moderni servizi di posizionamento satellitare. La maggior parte delle soluzioni si basa su metodi di ripiego, come i sistemi di radionavigazione per l’aviazione o altre tecnologie radio, come il Wi-Fi o la banda ultra larga per le applicazioni terrestri, compresi i servizi di localizzazione degli smartphone. La soluzione EGeNiouSS usa invece i sensori, come la fotocamera degli smartphone, insieme ai servizi GNSS, tra cui il servizio di alta precisione di Galileo(si apre in una nuova finestra), per calcolare il posizionamento relativo e assoluto. A questi si aggiunge un componente su cloud che distribuisce dati geospaziali di riferimento alla piattaforma operativa o al dispositivo edge, che incrocia le immagini della telecamera con questi set di dati, il tutto nel rispetto di principi di privacy rigorosi. «Sebbene il GNSS, o sistemi simili, debbano essere disponibili per inizializzare la nostra soluzione, il sistema può comunque fornire agli utenti informazioni di localizzazione essenziali se il segnale non è disponibile», spiega Fanta-Jende.
Verso una mobilità quotidiana più intelligente e sicura
Tutti i componenti principali sono stati testati in condizioni sperimentali adeguate alla loro funzione. Ad esempio, è stata valutata la capacità del modulo di fusione dei sensori di stimare la posizione e l’orientamento di uno smartphone in tempo reale, combinando gli input dei sensori disponibili. Un algoritmo elabora i segnali di un’unità di misura inerziale (IMU) e di un ricevitore GNSS montato sul telefono, confrontando i dettagli delle immagini della telecamera con i dati di riferimento geospaziali terrestri e aerei della stessa area. Successivamente, attraverso tecniche di post-elaborazione si confronta la stima della posizione e dell’orientamento con la “verità a terra”, con precisione al centimetro, per convalidare le prestazioni di questa soluzione in tempo reale. «Oltre a produrre ottime prestazioni dei singoli componenti, EGeNiouSS ha dimostrato un’adattabilità promettente a priorità di impiego molto diverse, dall’efficienza computazionale a basso costo ad applicazioni dove servono precisione e robustezza al massimo grado», osserva Fanta-Jende. Le soluzioni end-to-end sono attualmente in fase di collaudo con volontari e partecipanti esterni in tre casi d’uso: il rilievo del territorio tramite smartphone grazie a QField(si apre in una nuova finestra), dando priorità alla precisione; la navigazione in bicicletta usando l’app Naviki(si apre in una nuova finestra), dove si dà priorità al costo basso e al consumo energetico ridotto; e la consegna di merci tramite drone, grazie a mappe geospaziali memorizzate nella cache che offrono una localizzazione visiva offline. «È fondamentale valutare la soluzione non solo dal punto di vista tecnico, ma anche in termini di usabilità e di distribuzione pratica», aggiunge Fanta-Jende. «La flessibilità della soluzione le permette di supportare sia servizi orientati al consumatore che applicazioni professionali di alto valore.»
