Relazione Finale
Relazione Finale
Relazione Finale
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
<strong>Relazione</strong> <strong>Finale</strong><br />
6 Gennaio – 22 Febbraio 2000<br />
Laboratorio di Navigazione e Meteorologia<br />
Mario VULTAGGIO (Responsabile), Prof. di Navigazione - IUN, Napoli<br />
Vincenzo De Stefano, Assistente Tecnico (Informatico) - IUN, Napoli<br />
Nella XV Spedizione italiana in Antartide, il laboratorio di navigazione e meteorologia ha<br />
assicurato la disponibilità dei dati di posizione, profondità, dati meteorologici ed assistenza alla<br />
navigazione durante tutte le varie attività in mare espletate da tutte le UU.OO. a bordo della M/n<br />
Italica.<br />
Nel laboratorio di navigazione è stato utilizzato il sistema informatico distribuito di<br />
navigazione, in rete locale, denominato NET-NAV che permette di tenere conto delle differente<br />
esigenze di ciascun laboratorio: acquisizione degli eventi in tempo reale, collegamenti fra<br />
laboratori in rete per la consultazione e trasferimento di dati e documenti, presentazione su monitor<br />
dei dati di navigazione e dei parametri meteorologici, dei dati cinematici per prefissati way point<br />
ed ausilio alla manovra della nave durante le misure.<br />
La rete informatica di bordo è stata integrata e potenziata con ulteriori punti di lavoro e<br />
collegata al servizio internet ricezione e trasmissione telematica dei messaggi e-mail.<br />
Lo schema a blocchi, riportato in figura 1, illustra la realizzazione di massima della rete<br />
informatica di bordo per la XV spedizione.<br />
Figura 1 –<br />
Rete informatica<br />
Servizi attivati.<br />
Sin dalla<br />
partenza da<br />
Lyttelton il<br />
laboratori ha<br />
assistito l’U.O.<br />
del progetto<br />
Clima nel lancio<br />
XV Spedizione - PNRA<br />
M/N “ITALICA<br />
“ ITALICA<br />
Server Anchise<br />
Server Anchise<br />
GG24<br />
GG24<br />
GG24<br />
GG24<br />
Meteo<br />
Meteo<br />
NETNAV 2000<br />
NETNAV 2000<br />
Software di Navigazione<br />
Software di Navigazione<br />
Multi Porta<br />
Multi Porta<br />
Specialix<br />
Specialix<br />
SIMRAD<br />
SIMRAD<br />
Navigazione<br />
Navigazione<br />
Laboratorio Scientifico<br />
Laboratorio Scientifico<br />
Oceanografia<br />
Oceanografia<br />
Segreteria<br />
Segreteria<br />
Telerilevamento LIDAR<br />
Telerilevamento LIDAR<br />
Stampante di Rete<br />
Stampante di Rete<br />
Capo spedizione<br />
Capo spedizione<br />
Salone riunioni<br />
Salone riunioni<br />
Ponte di Comando<br />
Ponte di Comando<br />
Server ILIO<br />
Server ILIO<br />
4000<br />
4000<br />
Furuno<br />
Furuno<br />
ELAC<br />
ELAC<br />
Schema a blocchi della rete informatica di bordo<br />
Hub Ponte n°1<br />
Splitter video<br />
Splitter video<br />
Terminali Informativi<br />
Terminali Informativi<br />
Netnav 2000<br />
Netnav 2000<br />
Router per il collegamento Internet<br />
Hub Ponte n°2<br />
Biologia<br />
Biologia<br />
Geologia Marina<br />
Geologia Marina<br />
Sedimentologia<br />
Sedimentologia<br />
Suscettibiltà Magnetica<br />
Suscettibiltà Magnetica<br />
Ecosurvey<br />
Ecosurvey<br />
Telerilevamento LIDAR<br />
Telerilevamento LIDAR<br />
Cabina 109<br />
Cabina 109<br />
Geologia Paleoclima<br />
Geologia Paleoclima<br />
Graphics By Vincenzo De Stefano<br />
di XBT. Particolarmente impegnative sono risultate le attività relative alla recupero del mooring<br />
oceanico O. Successivamente, l’U.O. ha fornito supporto alle UU.OO., in tutte le attività di ricerca<br />
impegnate nei progetti BIOSESO, CLIMA e RISORSE VIVENTI. Sono state eseguite con<br />
elaborazioni giornaliere e settimanali; i dati meteorologici, con restituzione grafica dei parametri<br />
fisici più importanti, sono stati elaborati a partire dal 21 Gennaio e di cui si relazionerà a parte.<br />
Di tutta questa attività, al termine di ogni giornata e mediante data report, i dati acquisiti<br />
sono stati elaborati e trasmessi ad ogni Unità Operativa, al Coordinatore Scientifico e al Capo
Spedizione; per tutte le attività sono state elaboratele relative restituzioni cartografiche con<br />
programmi di cartografia nautica della libreria di NETNAV.<br />
La rete informatica di NET-NAV, inoltre, ha permesso l’accesso alla banca dati a tutti gli<br />
utenti che hanno utilizzato la rete informatica locale di bordo (LAN). Ad altri, invece, su loro<br />
richiesta, sono stati forniti, su supporto magnetico, sia le attività svolte che i dati meteorologici.<br />
Fra i servizi attivi vanno ricordati anche la possibilità degli utenti di accedere direttamente ai<br />
dati acquisiti da NET-NAV ed elaborali secondo le proprie esigenze.<br />
La figura 2 riporta i percorsi seguiti dalla M/N ITALICA durante i periodi 06-16 Gennaio<br />
18 Gennaio - 14 Febbraio; nell’area idrografica ad est del Drygalski la nave ha incontrato mare<br />
parzialmente coperto da packice che comunque non ha impedito esecuzione delle linee<br />
idrografiche programmate. Le cattive condizioni meteo del 12/02 non hanno permesso di allargare<br />
l’area del rilievo.<br />
XV Spedizione -PNRA<br />
Navigazione<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
Prof.Mario Vultaggio<br />
Grafica V.De Stefano<br />
Figura 2 – Navigazione dell’ITALICA<br />
Le tabella I e II riportano un quadro complessivo delle attività svolte; i particolari, di tutta<br />
l’attività scientifica delle UU.OO., sono riportati in apposito Data Base consultabile presso la<br />
sede del progetto.<br />
Dall’elaborazione di tutti i dati di navigazione acquisiti da NET-NAV è stato calcolato il<br />
percorso totale (Lyttelton – Mar di Ross – Lyttelton ); la nave Italica ha percorso ????? miglia<br />
nautiche.<br />
Area di navigazione Percorso<br />
(miglia)<br />
Lyttelton – BTN 1963<br />
Mar di Ross 2143<br />
BTN - Lyttelton XXXX<br />
XV Spedizione -PNRA<br />
Navigazione<br />
Prof.Mario Vultaggio<br />
Grafica V.De Stefano
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
Tabella I - Coordinate Geografiche in WGS 84 dei mooring<br />
posizionati nella XV Spedizione<br />
Mooring Latitudine<br />
Longitudine Profondità<br />
(v=1450 m/s)<br />
A 76° 42.49’ S 169° 04.85’ E 807<br />
B 74° 01.13’ S 175° 05.04’ E 586<br />
D1 75° 07.61’S 164° 27.10’ E 1013<br />
D2 74° 55.11’ S 164° 20.04’ E 603<br />
H 75° 53.59’ S 177° 39.43’ W 640<br />
L 74° 44.70’ S 164° 08.25’ E 135<br />
Attività<br />
Tabella II – Riepilogo delle attività scientifiche<br />
5 Gennaio - 24 Febbraio 2000<br />
n. operazioni<br />
UU.OO.<br />
Recupero Mooring 5 Bioseso - Clima<br />
Posizionamento Mooring 5 Bioseso - Clima<br />
CTD + Rosette 47 Clima – Bioseso<br />
Carotaggi 1 Bioseso<br />
XBT 155 Clima<br />
Drifter 4 Clima<br />
Risorse Viventi (PHN) 63 Greco<br />
Risorse Viventi(ECHO SURVEY) 53 (transetti) Azzali<br />
Risorse Viventi(Predatori) 210 (transetti) Saino<br />
Analisi e restituzione grafica dei Fix di navigazione<br />
Dalle posizioni calcolate dai quattro ricevitori satellitari di navigazione e mediante un<br />
algoritmo statistico, il sistema informatico di navigazione determina una posizione standard che il<br />
sistema poi associa a tutte le misure scientifiche effettuate dalle UU.OO. A fine giornata di UTC<br />
questi dati di posizione con associata la profondità misurata sono valorizzati mediante una analisi<br />
grafica temporale per poi generare una banca dati disponibile a tutte le UU.OO. I diagrammi<br />
temporali riportati in figura riportano l’analisi di una giornata elaborata.
nave ad ogni istante della giornata.<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
Figura 3<br />
–<br />
Rappresentazio<br />
ne grafica dati<br />
di navigazione<br />
Questo<br />
supporto<br />
grafico, che<br />
sarà distribuito<br />
in Italia ai<br />
responsabili di<br />
tutte le unità<br />
operative,<br />
permette di<br />
determinare la<br />
posizione, la<br />
profondità ed il<br />
percorso della<br />
Accuratezza della posizione<br />
L’accuratezza della posizione standard fornita da NetNav è stata calcolata in termini<br />
di ripetitività del dato di posizione in modalità statica applicando alle serie temporali metodologie<br />
statistiche standard; le serie temporali usate si riferiscono al periodo in cui la nave si trovava<br />
ormeggiata al Pack Ice a Cape Hallet e Tethis Bay.<br />
Il concetto di accuratezza espresso in termini di deviazione standard fornisce il cerchio di<br />
certezza (probabilità di 67%) entro cui si trova la nave e la capacità per la nave stessa di ritornare<br />
su uno stesso punto anche in successive spedizioni. Le rappresentazioni riportate nella figure 4<br />
mostrano la variabilità della posizione della nave per i due differenti periodi.<br />
Figura 4. - Rappresentazione delle posizioni<br />
geografiche (WGS-84) rispetto alla posizione media calcolata dalle posizioni standard definiti da<br />
NET-NAV.<br />
Le deviazioni standard calcolate per le differenti località, riportate nella tabella esprimono<br />
l’errore di posizione; I valori calcolati mostrano che i due ricevitori GG24 , sfruttando le due
costellazioni (GPS+ GLONASS) forniscono migliori prestazioni e riducono del 50% gli errori<br />
della posizione calcolata con ricevitori GPS; risultati attesi dato che i due ricevitori GG24 sfruttano<br />
la costellazione GLONASS per ridurre la degradazione intenzionale SA (Selective Availability)<br />
introdotta dal DoD (Department of Defence ) nella costellazione GPS.<br />
Tabella. Dati riassuntivi della accuratezza della posizione calcolata in termini di ripetitività delle<br />
misure acquisite in modalità statica.<br />
NetNav n. dati Periodo Lat. Media Long. media Sigma (m)<br />
Pos.Standard 1310 14-15/01/00 72° 11.97’ S 170° 15.97’ E 12.97<br />
Pos.Standard 1643 17-18/01/00 74° 41.50’ S 164° 04.48’ E 17.76<br />
Restituzioni Cartografiche.<br />
Per tutte le attività sono state elaborate delle restituzioni cartografiche dei percorsi della<br />
nave durante l’esecuzione degli eventi eseguiti dalle UU.OO.<br />
Tutti gli eventi registrati sono stati rappresentati su carte di Mercatore, costruite con ipotesi<br />
della Terra rappresentativa sferica usando le seguenti relazioni:<br />
con k, (raggio della xsfera<br />
= k rappresentativa λ , y = k loged<br />
(tg( associabile π /4 + ϕal<br />
/ semiasse 2))<br />
dell’ellissoide rappresentativo<br />
WGS 84), una costante che dipende dalla scala della carta.<br />
Queste relazioni, note come relazioni di corrispondenza, forniscono alla carta una<br />
deformazione angolare nulla e rappresentano rigorosamente il percorso effettivo seguito dalla nave;<br />
la scala delle latitudini deve essere usata per la misura delle distanze; i meridiani possono essere<br />
utilizzati per la misura delle direzioni.<br />
Le mappe di figura 5 rappresentano la distribuzione delle stazioni CTD+Rosette effettuate<br />
dalle UU.OO. del progetto CLIMA nell’area del Mar di Ross; in particolare, la figura 5 riporta a<br />
grande scala le misure relative alla mesoscala presso il mooring H.<br />
nel mare di Ross e nel Oceano Pacifico Meridionale<br />
Rilievi batimetrici<br />
XV Spedizione -PNRA<br />
CTD+ Rosette<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
Prof.Mario Vultaggio<br />
Grafica V.De Stefano<br />
XV Spedizione -PNRA<br />
XBT<br />
Prof.Mario Vultaggio<br />
Figura 5 – Stazioni CTD+Rosette e XBT<br />
Grafica V.De Stefano
Nell’ultimo periodo della spedizione la nave ITALICA è stata impegnata in attività<br />
idrografiche nell’area di Wood Bay ed ad est del Drygalski. La figura 6 riporta in modo sintetico le<br />
linee idrografiche effettuate nelle due aree.<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
XV Spedizione -PNRA<br />
Idrografia<br />
Prof.Mario Vultaggio<br />
Figura 6 – Traiettorie del rilievo idrografico<br />
Dai dati di profondità raccolti il laboratorio ha eseguito una rappresentazione sintetica della<br />
superficie del fondo marino.<br />
Figura 7– Rilievo batimetrico a Wood Bay e Drygalski<br />
Grafica V.De Stefano
Le due rappresentazioni tridimensionali delle aree investigate, riportate in figura 7, permettono di<br />
evidenziare strutture morfologiche non facilmente acquisibili dalle carte nautiche e batimetriche<br />
disponibili. Tutte le rappresentazioni sono in scala e le coordinate geografiche possono essere usate<br />
per individuare rilievi sottomarini di particolare interesse.<br />
Alla fine dell’attività scientifica di tutte le UU.OO. sono state elaborate e restituite su<br />
supporto cartografico, costruito per mezzo di algoritmi matematici rigorosi, le seguenti<br />
rappresentazioni cartografiche:<br />
1) Carta della navigazione dell’Italica;<br />
2) Carta della navigazione Mar di Ross;<br />
3) Carta delle stazione CTD+Rosette;<br />
4) Carta delle linee di scandagliamento; .<br />
5) Carta stazioni XBT New Zealand - Mar di Ross.;<br />
6) Carta dei Drifter;<br />
7) Carta dei Moorings;<br />
8) Carta del Particellato.<br />
9) Carta AOF (Assorbimento Ottico con Filtri);<br />
10) Carta Echo Survey.<br />
Meteorologia<br />
Alla partenza da Lyttelton per avaria della centralina Vaisala non sono disponibili i dati<br />
meteo. All’arrivo a BTN, si attiva parzialmente la ricezione dei dati senza i due parametri del vento<br />
reale. Per ottenere il vento reale è stato programmato il seguente algoritmo vettoriale:<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
Algoritmo per il calcolo del vento reale:<br />
Yn = V *cos( An g) - Vn<br />
n o di<br />
Xn= V *sin( An g)<br />
n o di<br />
W = Yn * Yn + Xn * Xn<br />
n o di<br />
Al f a = gr adiATAN ( 2(<br />
Yn, Xn))<br />
gr adi<br />
DIR= Al f a+ Gyr o -180,180, gr adi<br />
Gyro = Prora nave, Vn = Velocità della nave<br />
Ang = Direzione del vento misurato, V = velocità vento misurato<br />
W = Velocità del vento reale, Dir = Direzione del vento reale
a) vento proravia traverso sulla dritta b) vento a poppavia sulla sinistra<br />
a (Prora nel I quadrante) (Prora nel III quadrante)<br />
c) vento a proravia sulla dritta d) vento a poppavia sulla dritta<br />
(Prora IV quadrante) (Prora nel II quadrante)<br />
Gli schemi qui riportati illustrano alcuni esempi di composizione vettoriale fra vento misura<br />
e vento reale in funzione della prora gyro della nave.<br />
DATABASE<br />
Il sistema informatico distribuito di navigazione NET-NAV genera sui due server (Ilio e<br />
Anchise) una banca dati. Essa è costituita da file contraddistinti dalle prime due lettere del server e<br />
dalla data di inizializzazione(AN060100.dat: file della banca dati generato da Anchise il 6 Gennaio<br />
2000); ogni file contiene ora (UTC), data, le posizioni geografiche fornite dai quattro ricevitori<br />
satellitari di navigazione, la profondità, la posizione standard associata, i dati meteorologici e tutti<br />
gli eventi eseguiti dalle UU.OO. presente durante la spedizione. La banca dati è consultabile per<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc
mezzo del programma Lettura.exe disponibile sia in rete locale di bordo sia presso la sede del<br />
progetto; in particolare i dati meteorologici registrati dalla stazione VAISALA possono essere<br />
decodificati mediate il seguente protocollo:<br />
Tutti i file relativi ai dati meteorologici generati durante la spedizione e consegnati alle<br />
UU.OO. che ne hanno fatto richiesta sono contrassegnati dalla sigla MET preceduta dalla data<br />
(giorno e mese) del giorno di riferimento. In questi file, a causa del parziale funzionamento della<br />
Centralina, i valori delle ultime quattro cifre di ogni record, sono nulli<br />
Tutti gli elaborati restituiti in rappresentazioni cartografiche e le attività scientifiche e<br />
logistiche eseguite da tutte le UU.OO. presente a bordo della M/N ITALICA costituirà un DATA<br />
BASE a cura dell’U.O. di navigazione; esso sarà consegnato ai responsabili delle UU.OO. e<br />
comunque potrà essere consultato presso la sede del progetto.<br />
Considerazioni tecniche sulla strumentazione.<br />
Sin dalla partenza dell’Italica da Lyttelton si sono riscontrate delle disfunzioni di alcuni<br />
sensori collegati al sistema di navigazione NET-NAV: Centralina Meteo VAISALA e Gyro.; inoltre<br />
durante la navigazione si sono verificati problemi anche sulla circolazione in rete dei dati a causa<br />
del mal funzionamento di una dei due HUB.<br />
La stazione meteorologica, Vaisala, perfettamente funzionante lungo la rotta Manfredonia<br />
– Ravenna, alla partenza da Lyttelton non trasmetteva i dati misurati ed calcolati al sistema<br />
NetNav; durante la navigazioni sono state sostituite alcune schede senza però ottenere risultati.<br />
All’arrivo a BTN; dopo una adeguata inizializzazione, la centralina VAISALA ha iniziato a<br />
trasmettere i dati misurati mentre, pur ricevendo i dati cinematici dal laboratorio di navigazione,<br />
solo per qualche istante è riuscita a trasmettere i dati relativi al vento vero. Ciò è stato causato da<br />
una inadeguata inizializzazione della centralina stessa. Dal 21 gennaio i dati dal vento vero sono<br />
stati elaborati dall’U.O del laboratorio di navigazione in post processing.<br />
La girobussola ha fornito continuamente valori errati al sistema NetNav a causa della deriva<br />
del convertitore AD-100 della Furuno. Sembra che la causa principale sia dovuta al numero elevato<br />
di periferiche collegate alla girobussola. La direzione gyro è un parametro essenziale anche per i<br />
collegamenti satellitari dato che serve per orientare la piattaforma inerziale su cui è installata<br />
l’antenna satellitare. Si suggerisce per le prossime spedizioni l’acquisto di una girobussola da<br />
installare nel laboratorio.<br />
L’esperienza acquisita negli anni precedenti dei disturbi prodotti dalle trasmissioni<br />
satellitari non è servita ad evitare una nuova installazione dell’antenna satellitare in prossimità delle<br />
antenne dei ricevitori satellitari di navigazione.<br />
L’installazione della antenna del Saturn B è risultata troppo vicina alle antenne dei ricevitori GPS<br />
e GLONASS; nei momenti di picco, le trasmissione di comunicazione hanno continuamente<br />
disturbato la ricezione dei segnali di navigazione con il risultato di far perdere la posizione della<br />
nave ai ricevitori GG24 e Furuno; in queste fasi solo il ricevitore Trimble 4000, particolarmente<br />
protetto dalle interferenze elettromagnetiche, è stato sempre in grado di fornire la posizione al<br />
sistema informatico distribuito NETNAV. Per la prossima spedizione si consiglia lo spostamento<br />
dell’antenna satellitare.<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc
Qualche problema sulla diffusione dei dati nella rete locale è stata prodotta dal cattivo<br />
funzionamento del HUB posto nel laboratorio di navigazione; il problema è stato parzialmente<br />
risolto sostituendolo con quello sistemato nel piano inferiore; in questo modo però il problema della<br />
rete non è stato risolto perché le difficoltà di colloquio in rete dei PC si è spostato al livello<br />
inferiore. Considerato che in questa spedizione il traffico in rete è molto aumentato anche in<br />
relazione al servizio e-mail si consiglia di riparare l’attuale HUB e di dotare il laboratorio di<br />
qualche HUB di rispetto per probabili problemi futuri che si potrebbero verificare nella rete<br />
informatica.<br />
Infine, durante questa spedizioni sono andati in avaria tre PC della Diamar collegati alla rete<br />
informatica sui quali era possibile accedere da siti remoti al sistema NetNav. In questo modo non è<br />
stato possibile alle UU.OO. acquisire dai loro posti le attività scientifiche. In questo modo si è<br />
appesantito di molto il lavoro del laboratorio di navigazione anche in relazione al ridotto numero di<br />
unità costituente l’U.O. di navigazione e meteorologia.<br />
E:\sped_XV\Relaz<strong>Finale</strong>_XVSped.doc<br />
Il Responsabile Scientifico<br />
Prof. Mario VULTAGGIO
Change language