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Accelerometri e Giroscopi: ricostruire il percorso di un veicolo con i dati delle scatole nere

Accelerometri e Giroscopi: ricostruire il percorso di un veicolo con i dati delle scatole nere

Una interessante applicazione delle scatole nere più moderne installate dalle Compagnie di Assicurazione è la possibilità di ricostruire il percorso di un veicolo utilizzando i dati degli accelerometri e dei giroscopi. Vediamo come fare.


Cosa serve

​Ricostruire il percorso non è in effetti una operazione complessa, a patto di disporre dei giusti dati.

Velocità iniziale del veicolo
​Desumibile dalle rilevazioni GPS
Posizione iniziale
Desumibile in prima approssimazione dalle misurazioni GPS e poi ottimizzabile confrontando il percorso ricavato dalla scatola con la planimetria del luogo.
Accelerazione del veicolo
​Il dato è ricavabile direttamente dalla scatola nera. Il veicolo non misura però le accelerazioni secondo un sistema di coordinate assoluto ma secondo un sistema di coordinate solidale al veicolo. Per ricavare come effettivamente il veicolo si muove sul luogo è necessario conoscere l'heading del veicolo, per trasformare le accelerazioni nel sistema di coordinate veicolo, in accelerazioni nel sistema di coordinate globale. L'operazione può essere effettuata in modo semplice conoscendo i dati del giroscopio.
Velocità angolare di imbardataTramite il giroscopio possiamo conoscere la velocità di rotazione del veicolo su se stesso e quindi il suo angolo di heading, che ci servirà anche per calcolare le accelerazioni del veicolo in un sistema di coordinate assoluto.


Come funziona la procedura

Partendo dalla posizione iniziale del veicolo, per ogni istante di tempo:

  1. calcoliamo l'angolo di heading, ricavato semplicemente integrando la velocità angolare dal giroscopio;
  2. noto l'angolo di heading, applicando una semplice rotazione del sistema di coordinate, trasformiamo le accelerazioni misurate dalla scatola nera nel sistema di coordinate veicolo, in accelerazioni nel sistema di coordinate globale
  3. una volta note le accelerazioni, le integriamo una prima volta per ottenere la velocità e una seconda volta per ottenere la distanza percorsa.

Il risultato finale è il percorso del veicolo in funzione del tempo.


Il percorso visto dall'alto
Nell'immagine vediamo il percorso di un furgone ricostruito a partire dai dati della scatola nera. Vediamo come la porzione di percorso dal primo urto in poi si sovrapponga in modo molto preciso alle tracce rilevate al suolo dalla PG intervenuta.


Il video della traiettoria
Nel video è rappresentato il percorso del veicolo ottenuto dai dati della scatola nera. Anche se percepiamo che la dinamica di movimento non è fisicamente perfetta possiamo comunque avere una valida indicazione della traiettoria percorsa dal veicolo e dalle rotazioni che ha subito.


Limitazioni

Non staremo ad entrare nel dettaglio delle motivazioni tecniche, ma il linea generale il percorso di un veicolo dai dati accelerometrici non può essere valutato correttamente per un periodo di tempo superiore ai 6-7 secondi.

Inoltre, può essere necessario applicare una preventiva elaborazione dei segnali eliminando l'offset.


File Excel per creare il percorso KML di un veicol...
Crash Test DSD - 11 Aprile 2022

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