ICC Desenvolupament-del-programari-GAST-00002b

Coordinació de l’activitat: Institut Cartogràfic de Catalunya

Participants: Institut de Geomàtica

Període: 2002 - 2010

Objectiu:

Desenvolupar un programari que integra eines per determinar la gravimetria i els geoides amb dades de sistemes aerotransportats i amb tècniques més eficients per recuperar els valors del camp gravitatori que, entre d’altres millores, extreu les anomalies de la gravetat.

Descripció:

Determinació de tècniques més eficients per recuperar els valors del camp gravitatori mitjançant l’elaboració del programari bàsic inercial "strapdown" amb l’objectiu de determinar trajectòries a partir de les equacions de mecanització d'un sistema inercial analític i de les observacions de sistemes inercials de determinació d'actitud (IMU) i l’extracció de les anomalies de la gravetat.

El coneixement de les variacions del camp gravitatori és de gran importància per a la geodèsia, la geofísica i la navegació, en especial des de la implantació de sistemes de posicionament basats en satèl·lits. El modelatge eficient i precís d’aquestes variacions, en concret la determinació del geoide, és una de les principals activitats de la recerca geodèsica actual. El camp gravitatori es pot determinar mitjançant diferents tipus de mesures: gravimetria i gradiometria satèl·lit/terrestre, combinació d’alçades GPS amb anivellació, gravimetria aerotransportada, altimetria satèl·lit, deflexions astronòmiques de la vertical, etc.

La gravimetria aerotransportada es basa en les diferències entre les acceleracions inercials i les GPS per obtenir anomalies de la gravetat: els sensors inercials permeten determinar la suma de l’acceleració que provoca la gravetat i l’associada a la dinàmica de l’avió. Mentre que el receptor GPS proporciona només l’acceleració que es produeix per causa de la dinàmica de l’avió. Les precisions que es poden obtenir amb aquest mètode són suficients per determinar un geoide de precisió. La gravimetria aerotransportada és superior, establert un cert nivell de precisió, en economia i eficiència als mètodes terrestres, sobretot en àrees remotes i de difícil accés.

La primera fase del projecte, GAST-01, ja ha finalitzat (2002-2004) i consistia a desenvolupar un programari de determinació òptima de trajectòries (posicions, velocitats i actituds, així com les matrius de covariança associades) a partir d’observacions de sistemes inercials analítics, assistides amb observacions de posició i velocitat obtingudes a partir del GPS.

La segona fase, GAST-02, consisteix a desenvolupar i integrar eines de programari per determinar la gravimetria i els geoides amb dades de sistemes aerotransportats a partir d’observacions inercials analítiques (velocitats angulars i acceleracions lineals) i d’observacions de posició i/o velocitats. Amb aquest programari es calibren els giroscopis i els acceleròmetres de l’IMU, i es millora, així, la qualitat de la trajectòria resultat. Es calculen posicions i actituds utilitzant un filtre de Kalman assistit d’observacions de posició i/o velocitat, i s’afegeix una etapa de suavització de la trajectòria obtinguda.

Amb l’ús d’aquest programari també s’obté la capacitat d’adaptació del càlcul integrat de diferents sensors a les necessitats pròpies de l’ICC, com és la possibilitat d’integrar nous sensors o tipus d’observacions que altres programes comercials no preveuen. Per exemple, el programari bàsic inercial strapdown engloba dos components del programari final: W_navigator, que calcula actituds a partir de dades dels giroscopis, i I_navigator que calcula posicions i actituds a partir d'observacions dels giroscopis i acceleròmetres.

Projectes derivats:

• Programari bàsic inercial strapdown que engloba dos components del programari final: W_navigator que calcula actituds a partir de dades dels giròscops i I_navigator que calcula posicions i actituds a partir d'observacions dels giròscops i acceleròmetres.
• Programari inercial analític realitza el calibratge dels giròscops i acceleròmetres de l'IMU, millorant la qualitat de la trajectòria a obtenir. S'engloben aquí els components I_PV_navigator que calcula posicions i actituds utilitzant un filtre de Kalman assistit d'observacions de posició i/o velocitat, i el I_PV_T_server que afegeix una etapa de suavitzat de la trajectòria obtinguda.
• Implementació d’un nou estat en el programari per determinar les anomalies del camp gravitatori i poder determinar el geoide.

Projectes relacionats:

• NOSA (Navegació i orientació de sensors aerotransportats)
• GeoTeX (Càlculs geodèsics i fotogramètrics)
• SPGIC (Determinació del sistema de posicionament geodèsic)

Representació del geoide