L’integrazione tra GNSS di precisione e wearable device apre nuove prospettive nel monitoraggio delle performance sportive. Negli sport di resistenza, la fusione di dati spaziali e fisiologici consente di estrarre metriche avanzate sullo stato di allenamento, sia a livello individuale sia collettivo.
L’uso congiunto di sistemi di posizionamento satellitare di precisione e sensori indossabili rappresenta uno dei filoni di ricerca più promettenti per lo studio delle performance sportive e dello stato di allenamento. In particolare, negli sport di resistenza, la disponibilità di informazioni spaziali e fisiologiche ad alta risoluzione consente di analizzare in modo innovativo il comportamento degli atleti e le dinamiche di gruppo.
In questo contesto si inserisce il progetto HPC4WEARABLES, un’iniziativa di ricerca e sviluppo che mira all’estrazione di metriche predittive sullo stato di allenamento attraverso la fusione di dati GNSS di precisione e parametri fisiologici rilevati tramite wearable device. Il progetto vede la collaborazione tra GTER, Technova, Comftech, l’Università degli Studi di Genova e Sapienza Università di Roma.
Un dispositivo GNSS dedicato alle applicazioni sportive
Nell’ambito del progetto, GTER ha progettato e realizzato un dispositivo GNSS prototipale specificamente pensato per applicazioni sportive. In particolare nel ciclismo, il device è installato sotto il sellino della bicicletta ed è composto da:
- un ricevitore GNSS multi-costellazione con IMU integrata (u-blox F9R);
- un’antenna ceramica ad alte prestazioni (Taoglas AGPSF.36);
- un modulo batteria dedicato;
- un sistema di logging basato su OpenLog con scheda micro-SD.
Questa configurazione consente la raccolta di dati GNSS e inerziali ad alta frequenza, fondamentali per l’analisi di precisione del movimento dell’atleta anche in condizioni dinamiche e in presenza di disturbi locali.
Algoritmi avanzati di elaborazione e sensor fusion
Accanto allo sviluppo hardware, il contributo di GTER si è concentrato sull’elaborazione avanzata dei dati. Per le analisi in post-processing è stata utilizzata una versione personalizzata di RTKLib, sviluppata internamente, che integra:
- algoritmi di sensor fusion GNSS-IMU;
- Extended Kalman Filter per la stima robusta della traiettoria;
- algoritmi di mitigazione dei disturbi locali (Grep algorithm).
Questo approccio consente di ottenere un posizionamento GNSS di precisione, rendendo possibile la distinzione tra ciclisti diversi all’interno di un gruppo in movimento. La separazione spaziale accurata dei singoli atleti permette di analizzare parametri quali la forma del gruppo, il movimento relativo dei suoi membri e le variazioni dinamiche delle distanze reciproche, elementi che possono essere correlati allo stato di affaticamento e all’andamento dell’allenamento.
Dal post-processing al posizionamento RTK in tempo reale
Per estendere le potenzialità applicative del sistema, è stata sviluppata una seconda versione del dispositivo, orientata al posizionamento in tempo reale. In questa configurazione il ricevitore GNSS è collegato a un microcontrollore ESP32, che abilita:
- la trasmissione dei dati in tempo reale;
- il posizionamento GNSS di precisione in modalità RTK;
- una maggiore integrazione con i sistemi software dei partner di progetto.
I test condotti hanno dimostrato la capacità del sistema di posizionare correttamente il ciclista rispetto al lato della strada, evidenziando il valore dell’approccio RTK real-time anche in ambito sportivo, dove la dinamicità del movimento e l’ambiente operativo rappresentano fattori critici.
Integrazione con i dati fisiologici
Il dispositivo GNSS è utilizzato in combinazione con la pettorina HOWDY sviluppata da Comftech, che consente la raccolta di dati fisiologici quali frequenza cardiaca, variabilità della frequenza cardiaca (HRV), respirazione, ECG e indicatori di stress.
La fusione tra informazioni spaziali di precisione e parametri fisiologici consente di estrarre metriche avanzate sullo stato di allenamento, sull’efficienza del gruppo e sul comportamento dinamico degli atleti durante l’attività sportiva.
In questo scenario si colloca anche la recente nascita della spin-off Olimpiako, dedicata all’applicazione delle tecnologie spaziali allo sport. La nuova realtà sta lavorando sull’estensione dell’approccio sviluppato in HPC4WEARABLES ad altri contesti sportivi, in particolare allo sci. L’obiettivo è trasferire le metodologie di posizionamento GNSS di precisione, sensor fusion e analisi avanzata dei dati a discipline caratterizzate da elevate velocità, dinamiche complesse e forte interazione con l’ambiente.
Il progetto HPC4WEARABLES rappresenta un passo significativo verso l’integrazione tra GNSS di precisione, wearable device e analisi avanzata dei dati negli sport di resistenza. L’approccio sviluppato dimostra come tecnologie tipicamente utilizzate in ambito geodetico possano trovare applicazioni innovative nel monitoraggio delle performance sportive.
Per GTER, il progetto ha consolidato competenze chiave nella progettazione di dispositivi GNSS, nella sensor fusion e nello sviluppo di soluzioni di posizionamento di precisione, sia in post-processing sia in real-time, aprendo nuove prospettive applicative nel settore sportivo.
