Analisi e stima dell’accuratezza di dati GNSS RINEX in navigazione marittima: il caso di studio della traversata della nave Amerigo Vespucci tra La Plata e Punta Arenas

Abstract

Questa tesi presenta l’analisi e la valutazione dell’accuratezza dei dati GNSS in formato RINEX nella navigazione marittima, sulla base di un caso di studio della nave scuola Amerigo Vespucci durante il suo viaggio da La Plata (Argentina) a Punta Arenas (Cile). Lo studio valuta le prestazioni del Precise Point Positioning (PPP) utilizzando dati GNSS multi-costellazione a doppia frequenza. Sono state confrontate due strategie di correzione ionosferica: la correzione ionosferica broadcast e la combinazione lineare iono-free. Le posizioni di riferimento statiche sono state determinate in entrambi i porti mediante processamento differenziale base–rover. I risultati del PPP statico sono stati successivamente confrontati con le coordinate di riferimento al fine di valutare l’accuratezza posizionale. La configurazione iono-free ha prodotto risultati di posizionamento praticamente allineati con le coordinate di riferimento base–rover, mostrando solo deviazioni marginali, mentre la correzione broadcast ha evidenziato una differenza media di 3,5 metri, oltre a una minore completezza dei dati e prestazioni complessivamente inferiori, in particolare a Punta Arenas. Il processamento PPP cinematico durante la traversata oceanica ha mostrato un miglioramento progressivo della stabilità della soluzione nel tempo. All’inizio e alla fine delle sessioni giornaliere, la soluzione di posizionamento ha presentato interruzioni e brevi lacune, con diversi minuti di ridotta disponibilità. Al contrario, nelle parti centrali dei file RINEX giornalieri, quando il tracciamento satellitare risultava più continuo, la traiettoria appariva significativamente più fluida e coerente. Questo comportamento suggerisce che periodi di osservazione più lunghi e ininterrotti conducano a soluzioni PPP più stabili in condizioni cinematiche marittime. I risultati dimostrano che il processamento iono-free a doppia frequenza migliora significativamente l’affidabilità e la completezza del PPP

This thesis presents the analysis and accuracy assessment of GNSS RINEX data in maritime navigation, based on a case study of the training ship Amerigo Vespucci during its voyage from La Plata (Argentina) to Punta Arenas (Chile). The study evaluates the performance of Precise Point Positioning (PPP) using dual-frequency multi-constellation Global Navigation Satellite System (GNSS data). Two ionospheric correction strategies were compared: broadcast ionospheric correction and the iono-free linear combination. Static reference positions were established at both ports using base–rover differential processing. PPP static results were then compared to the reference coordinates to assess positional accuracy. The iono-free configuration achieved positioning results that were practically aligned with the base–rover reference coordinates, showing only marginal deviations, while the broadcast correction exhibited a mean difference of 3.5 meters and overall reduced data completeness and inferior performance, particularly at Punta Arenas. Kinematic PPP processing during the ocean crossing showed a progressive improvement in solution stability over time. At the beginning and at the end of the daily sessions, the positioning solution presented interruptions and short gaps, with several minutes of reduced availability. In contrast, during the central parts daily RINEX file, when satellite tracking was more continuous, the trajectory appeared significantly smoother and more consistent. This behavior suggests that longer uninterrupted observation periods lead to more stable PPP solutions in maritime kinematic conditions. The results demonstrate that dual-frequency iono-free processing significantly enhances PPP reliability and completeness in maritime navigation contexts, especially in higher-latitude environments.