Software per la sincronizzazione dei sistemi di acquisizione attraverso l’uso del GPS: implementazione hardware per architettura PC/104

Abstract

Dal 1998 la rete magnetica dell’Etna provvede all’acquisizione del campo magnetico totale a una frequenza di campionamento di 0.2 Hz, una misura ogni 5 secondi. Inizialmente il sistema provvedeva alla sincronizzazione delle misure acquisite attraverso la linea di trasmissione [Del Negro et al., 1998]. Un’idea molto semplice da attuare a costo zero, che può nascondere comunque diversi problemi. Durante i periodi di avaria del sistema di trasmissione, che possono accadere più spesso di quando si creda, l’acquisizione può subire una forte deriva temporale a causa della base dei tempi, generalmente un RTC (Real Time Clock), imprecisa. Utilizzando particolari tecnologie, come i GSM (Global System for Mobile Communications), in luoghi con copertura non totale, si potrebbe esporre il sistema anche a blackout temporanei. Sul M.te Etna accade molto spesso che non ci sia la possibilità di sincronizzare l’acquisizione attraverso la linea di trasmissione. Inoltre, in alcuni siti non esiste un collegamento telemetrico utilizzabile per lo scopo poiché le misure sono acquisite solamente in locale. In altre situazioni la sincronizzazione attraverso i sistemi di trasmissione potrebbe essere addirittura insufficiente e imprecisa, a causa della loro velocità troppo bassa e assolutamente non confrontabile con la frequenza di campionamento. Il sistema di sincronizzazione che utilizza una linea di trasmissione per sincronizzare una base dei tempi si basa sul concetto che il ritardo nella ricezione dei pacchetti rimanga costante o almeno sia prevedibile. Alcuni sistemi come NTP (Network Time Protocol) che viaggiano sulle reti tipo Ethernet, la cui velocità è molto superiore alla precisione richiesta dalla maggior parte dei sistemi di acquisizione utilizzati nella geofisica, potrebbero funzionare discretamente. Altri, utilizzanti una semplice connessione GSM potrebbero avere non pochi problemi, in quanto, i pacchetti non viaggiano sempre alla medesima velocità. Con i sistemi tipo GSM è molto difficile raggiungere una precisione accettabile. La sincronizzazione via GSM è perfetta per stazioni che acquisiscono un campione ogni cinque secondi, ma limita qualsiasi incremento della frequenza di campionamento. Per ovviare ai limiti delle trasmissioni GSM e cercare di diminuire l’errore, si sono adottati nel tempo molti accorgimenti. Ridurre la lunghezza dei pacchetti inviati e l’intervallo tra il pacchetto di test e di sincronismo, aiuta a minimizzare l’errore. Lo scopo è di evitare fluttuazioni di velocità nel canale di trasmissione, terminando le operazioni di sincronizzazione nel minor tempo possibile. Nonostante ciò, per migliorare i risultati della sincronizzazione e ovviare a tutti quei problemi derivanti dal sistema fino allora adottato, si è deciso di ricercare un modello alternativo.