Ricostruzione della traiettoria di una motocicletta mediante sensori inerziali e smartphone

In order to maximize performances in motor-sports, among all of the parameters usually referred as telemetry, a very important role is played by the optimal trajectory choice. For the professional racer, the analysis of his trajectory can be achieved using both TV recordings and a complete measurement apparatus. On the other hand, for an amateur rider this it is not as straightforward as it has depicted above, than he has to rely only on his judgment. The idea is to create a simple telemetry platform with an easy-to-use interface that exploits a iPhone combined with all the sensors equipped in the standard version of an Aprilia RSV4 motorbike. Furthermore, the aim of this thesis is to reconstruct the trajectory followed by the amateur rider during a track day. The reconstruction has been implemented with mechanization of the inertial measurement unit and the estimation obtained via the integrated GPS module, by means of the frequency separation principle. In order to overcome its poor performances in terms of positioning, it has been necessary to introduce two algorithms (Map Matching and Deduced Reckoning) to reduce the positioning error. Through these, with the GPS information it is possible to estimate the position on the centerline. The final trajectory estimation can be achieved by adding the inertial contribution to the centerline one.

In ambito motorsport, la scelta della traiettoria ottimale riveste un ruolo fondamentale nella massimizzazione delle performance, al pari di tutti gli altri parametri tipici della telemetria. Per il pilota professionista, lo studio della propria traiettoria è particolarmente semplice sia per il contributo televisivo, sia grazie ad un completo apparato di misura con cui la sua moto è allestita. Per contro, il pilota amatoriale difficilmente ha accesso a tali tecnologie e per tanto si deve affidare solo al proprio giudizio. L’idea è quella di fornire al pilota amatoriale una piattaforma di telemetria di immediato utilizzo, sfruttando un iPhone in accoppiata con la sensoristica di serie di un'Aprilia RSV4. Nello specifico di questo lavoro di tesi, l’obiettivo perseguito è stato quello della ricostruzione della traiettoria seguita dal pilota lungo il giro di pista. La ricostruzione è stata messa in atto attraverso una fusione, mediante separazione in frequenza, dell’integrazione inerziale e della stima fornita dal ricevitore GPS integrato nello smartphone. In seguito all’analisi delle prestazioni di questo secondo contributo, si è scelto di implementare due algoritmi votati alla riduzione dell’errore di posizione: il Map Matching ed il Deduced Reckoning. Grazie a questi, con il segnale proveniente dal GPS si è ricostruita la percorrenza della mezzeria del tracciato, per poi spostarsi da essa grazie all’introduzione della componente inerziale.