GNSS nel Mondo dei Dispositivi Indossabili

GNSS nel Mondo dei Dispositivi Indossabili

I Sistemi Globali di Navigazione Satellitare (GNSS), spesso indicati con il termine più familiare GPS (che è solo uno di questi sistemi), sono in uso dalla fine del XX secolo.

Queste costellazioni di satelliti, progettate con grande precisione, trasmettono continuamente segnali elettromagnetici, permettendo a chiunque sulla Terra di determinare la propria posizione con precisione. Ovviamente, questa è una semplificazione: un posizionamento accurato richiede anche la capacità di ricevere, elaborare e calcolare i dati di posizione da questi segnali, il che necessita sia di un'antenna che di un ricevitore.

Questa tecnologia di posizionamento ha rapidamente attirato l'attenzione dell'industria dei dispositivi indossabili. Sono tipicamente dotati di sensori, processori e capacità di comunicazione e progettati per raccogliere, elaborare e spesso visualizzare dati in anche in tempo reale. Questi dispositivi sono ampiamente utilizzati nella sanità, nel fitness e nelle prestazioni sportive. Un esempio lampante è lo smartwatch, che monitora continuamente metriche come la frequenza cardiaca, integrandosi perfettamente con smartphone, cuffie e altri dispositivi.

L'integrazione del GNSS nei dispositivi indossabili ne potrebbe migliorare la funzionalità, abilitando caratteristiche precise, come la mappatura in tempo reale del percorso di corsa di un atleta, da cui possono essere calcolate distanza e velocità. Un'altra applicazione significativa è la sicurezza personale, in particolare per i bambini o gli anziani che potrebbero rischiare di perdersi. In questi scenari, il GNSS consente ai familiari di monitorare la loro posizione. Naturalmente, devono essere implementate robuste misure di cybersicurezza per garantire che i dati sensibili sulla posizione rimangano protetti e inaccessibili a soggetti non autorizzati.

Oggi, i dispositivi indossabili dotati di GNSS sono onnipresenti, ed è raro trovare uno smartwatch privo di capacità di posizionamento integrate. La precisione al livello del metro fornita da questi sistemi è generalmente sufficiente per la maggior parte delle applicazioni. Ma cosa succede se è necessaria una precisione ancora maggiore?

Le dimensioni e il design delle antenne e dei ricevitori GNSS hanno a lungo rappresentato una sfida per la tecnologia indossabile. Le antenne di livello industriale utilizzate nella navigazione dei veicoli o nei rilievi geodetici, sebbene altamente precise, sono spesso troppo grandi e pesanti per essere integrate nei dispositivi da indossare sul corpo. Nonostante queste limitazioni, i produttori continuano a spingere i limiti della miniaturizzazione, consentendo gradualmente funzionalità GNSS più avanzate in dispositivi sempre più piccoli e leggeri.

Un'area di ricerca particolarmente promettente riguarda l'uso del GNSS non solo per tracciare un singolo punto sul corpo umano, ma per ricostruire i movimenti dell'intero corpo. Questa innovazione potrebbe rivoluzionare campi come l'analisi del movimento umano, la scienza dello sport e l'ergonomia, consentendo studi dettagliati in ambienti naturali e non controllati. Le potenziali applicazioni, sia nella ricerca che nell'uso pratico, sono vaste e promettenti.

Questo è esattamente ciò che intendiamo realizzare nell'ambito del progetto in corso GESTUS (scopri di più sul progetto GESTUS). Un sistema multisensoriale basato su IMU consente generalmente una ricostruzione precisa dei movimenti umani per brevi periodi di tempo, ma tende inevitabilmente a degradarsi dopo alcuni minuti o decine di minuti a causa dell'accumulo di errori.

L'aggiunta di diversi ricevitori e antenne GNSS compatti, insieme all'applicazione di algoritmi correttivi complementari, consente di mitigare questa degradazione. Nonostante la soluzione GNSS non sia particolarmente precisa, soprattutto in condizioni di scarsa visibilità dei satelliti e dinamiche intense, il suo vantaggio risiede nella totale assenza di accumulo di errori e nella stabilità nel tempo, come abbiamo dimostrato nei nostri esperimenti precedenti con la ricostruzione della traiettoria del piede nel progetto REMOT (scopri di più sul progetto REMOT)

Nel progetto GESTUS, stiamo collaborando con l'Università di Genova e altre aziende leader nei settori GNSS, IMU e dei dispositivi indossabili per sintetizzare le nostre competenze in un nuovo prodotto. L'obiettivo è offrire ad atleti e scienziati dello sport un sistema portatile di analisi del movimento preciso e continuo, indipendente da dispositivi esterni.

A questo link il numero di GEOmedia del 2024 parzialmente dedicato alla tecnologia di posizionamento per i dispositivi indossabili: 

https://www.yumpu.com/it/document/read/68724482/geomedia-2-2024

 

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