Indoor and underground positioning exploiting UWB technology

Il presente lavoro di tesi si fonda su due concetti principali legati ad un ambito specifico di ricerca nel campo della Geomatica: il posizionamento in ambienti chiusi (indoor e underground) e l’utilizzo della tecnologia Ultra Wide Band (UWB), che risulta essere una delle tecnologie più promettenti per il posizionamento in ambienti non-outdoor. In realtà il campo applicativo dei sistemi non-outdoor comprende anche le applicazioni subacquee (o più comunemente definite, underwater), che, però, non saranno analizzate nel presente lavoro di ricerca. Mentre le applicazioni relative all’outdoor sono governate dalla tecnologia Global Navigation Satellite System (GNSS), tutto il campo del non-outdoor è rappresentato da diverse tecnologie, tra cui quella che prende il nome di UWB. Le metodologie utilizzate per il posizionamento in ambito indoor o underground presentano molteplici criticità, tra cui spicca quella di avere risposte non univoche dai segnali di misura, legate principalmente al fatto che i segnali elettromagnetici si propagano in maniera diversa per la presenza di una differente struttura compositiva. Come si vedrà in seguito, anche la tecnologia UWB non è esente da questi problemi. Tale tecnica di misura, tuttavia, permette il raggiungimento di precisioni interessanti per molteplici attività, tra cui anche quelle di search & rescue. L’obiettivo del presente lavoro è quello di valutare se tale metodologia possa essere applicata per conoscere la posizione di ogni operatore all’interno di un cantiere. Con lo sviluppo della tecnologia e l’avvento di sistemi UWB all’interno di dispositivi mobili come cellulari, il nostro studio vuole valutare la fattibilità di utilizzo della tecnologia installata a bordo di tali dispositivi, al fine di capirne le potenzialità, dati il possibile impatto sulla società e la quantità delle soluzioni. A valle di questo studio esplorativo e conoscitivo, si potrebbe pensare di dotare ogni lavoratore di un cellulare che supporti la tecnologia UWB e, attraverso un sistema esterno costituito da una serie di antenne e tag posizionate all’interno dell’area di lavoro, di riuscire a geo-referenziare e, quindi, conoscere l’esatta ubicazione della persona, così da poterla soccorrrere in presenza di potenziali eventi accidentali. Questo porterebbe notevoli miglioramenti in termini di sicurezza e conoscenza della posizione di mezzi e/o persone anche in ambienti chiusi, dove il GNSS non è utilizzabile. Inoltre, dal momento che tale tecnologia non si serve di immagini, potrebbe essere applicabile anche nella localizzazione in caso di incendi o di eventi in cui vi è scarsa visibilità. Ciò premesso, questo lavoro ha studiato l’accuratezza e la precisione dell’intero sistema, andando ad effettuare sperimentazioni statiche e dinamiche sia considerando sensori UWB installati all’interno di cellulari sia utilizzando kit low-cost sviluppati appositamente da aziende.