CENNI SUI PRINCIPALI APPARATI
di
RADIONAVIGAZIONE E METEO
GPS
Global Positioning System
Il sistema GPS conosciuto anche con il nome
NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging)
è
stato
realizzato
ed
attualmente
gestito
dal
Dipartimento della Difesa statunitense negli anni ’70,
sperimentato trà l’85 ed il ’90, è diventato operativo
nel 1993.
COMPOSIZIONE SISTEMA
- Un segmento spaziale costituito da satelliti con il
proprio sistema di propulsione per il posizionamento;
- Un segmento spaziale costituito da una costellazione di
24 satelliti (non geostazionari);
- Un segmento costituito dagli utilizzatori (utenti);
COMPOSIZIONE SISTEMA
-
un segmento di comando e di controllo che comprende:
-
5 stazioni di monitoraggio (MS) che rilevano i dati dei
satelliti (pos. Orbitali, tempi degli orologi di bordo);-
-
Una stazione di controllo principale (Master control
station - MCS) che valuta i dati delle MS ricalcolando le
effemeridi dei satelliti, elaborando i messaggi e le manovre
dei satelliti compresa la correzione degli orologi alla scala
temporale GPS
-
3 stazioni (delle cinque) per la trasmissione dei dati di
modifica ai satelliti.
M..S.
MCS
COSTELLA ZIONE SATELLITARE
- Catena di 24 satelliti;
- Disposti su 6 orbite circolari
orbite inclinate
di
55°
rispetto all’equatore
- Orbite sfalsate trà loro di 60°;
- Quota 20183 Km.
- Su ogni orbita abbiamo 4
satelliti.
- N° 2 freq.: L1 = 1575.42 Mhz
L2 = 1227.6 Mhz
COSTELLA ZIONE SATELLITARE
- Elevazione dei satelliti di
almeno 7°-10° sopra l’orizzonte
dell’utente;
-
- Ogni satellite trasmette con un
particolare codice (ripetizione
di segnali con una cadenza
diversa per ogni satellite, e con
una
sequenza
oraria
esattissima;
Orologi con una precisione di 10-13 (secondi/giorno),
sincronizzati tra loro da stazioni di controllo ubicate a
terra;
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Tutti i satelliti sono dotati di proprie effemeridi (*), che
trasmettono, sulle frequenze L1 – L2,
insieme alle
effemeridi di tutti gli altri satelliti della catena.
(*) effemeridi = posizioni dei satelliti
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
- Misurazione, da parte del ricevitore, dei tempi
impiegati dai segnali emessi dai satelliti;
- Nota la posizione dei satelliti e la velocità, il ricevitore
determina la distanza satellite/ricevitore;
- L’utente si troverà su un luogo di posizione sferico di
raggio pari alla distanza con centro satellite;
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
- I ricevitori, con un apposito software, riconoscono il
satellite ricevuto, (ma per ottenere la voluta precisione,
ne servono almeno tre);
- Nota la posizione dei satelliti e la velocità dei segnali, il
software determina la distanza che intercorre tra
satellite/ricevitore;
- il tutto trasformato il latitudine/longitudine, quota e
velocità;
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
FIX - 2D (3 sat.)
FIX - 3D (4 sat.)
CODICI
Un ricevitore può ricevere la frequenza L1, o ambedue
L1 e L2.
Il codice oltre ad avere una sua caratteristica che
distingue il satellite, ha anche due codici detti pseuorandon:
C/A P
Course Aquisition che consente l’accesso al
servizio di posizionamento standard (SPS)
Precision che consente l’accesso al servizio di
posizionamento preciso (PPS) riservato ad
utenti limitati
-
MODALITÀ
SPS -
consente di ottenere dati di posizione molto
accurati (16 – 40 m), ma il Dipartimento della
Difesa
americano
ha
introdotto
una
degradazione della qualità che consente, di
ottenere dati della posizione nell’ordine di 100
metri.
PPS -
dati di posizione nell’ordine di (15 – 18 m)
DGPS - consiste in una ulteriore riduzione del margine
di errore mediante l’uso di tecniche
differenziali con l’ausilio di dati forniti da una
stazione terrestre o con i satelliti della catena
INMARSAT (non ancora attivo).
ERRORI
Le cause degli errori del sistema sono principalmente
errori di misura della determinazione del tempo di
propagazione dei satelliti all’utente:
-
deriva dell’oscillatore del satellite;
imprecisioni delle effemeridi e degli orologi del sat.;
-
attraversamento
ionosfera
(compensato
parzialmente con rx contemporanea di L1 e L2)
-
disposizione geometrica, rispetto al ricevitore, della
costellazione dei satellite espresso da un fattore
denominato DOP (Dilution of Precision)
Dilution of Precision
ERRORE
60
m
45
m
30
m
15
m
DOP
3
6
Scarsa
GDOP = 3D + Tempo
PDOP = 3D
TDOP = UT
HDOP = 2D
VDOP = Quota
9 12
Ottima
CLASSIFICAZIONE DEI RICEVITORI
1a categoria: “a sequenza lenta”
Ricezione di L1 con codice C/A dotati di un solo canale
con aggancio sequenziale dei satelliti, scalandoli ogni 1,2
secondi, con interrogazioni occasionali per raccogliere
le effemeridi.
In questo modo le distanze vengono raccolte ogni 5
secondi introducendo un margine di errore.
Sono i meno complessi e i meno costosi, utilizzate dalle
imbarcazioni da diporto o da utenti che non necessitano
di un posizionamento particolarmente preciso.
CLASSIFICAZIONE DEI RICEVITORI
2a categoria: “a sequenza veloce”
Ricezione di L1 con codice C/A dotati di 2 canali.
Un canale per l’effettuazione
misurazione della distanza.
continua
della
L’altro per la raccolta dei dati delle effemeridi con
interrogazioni scalate ogni 0,05 secondi.
CLASSIFICAZIONE DEI RICEVITORI
3a categoria: “ad agganciamento continuo”
Ricezione di L1 e L2, con codice C/A e P dotati di 5
canali.
Quattro sono continuamente agganciati sui segnali dei
satelliti, effettuando misure simultanee, mentre il 5°
canale per la raccolta dei dati relativi alle effemeridi dei
satelliti.
Con questi ricevitori si ottiene un alto grado di
precisione in maniera continua ed istantanea. Impiegati
su aerei, navi, e sommergibili militari.
MODALITÀ DIFFERENZIALE
RICEVITORI DGPS
Utilizzando i dati GPS in modalità differenziale con l’impiego
di particolari software è possibile ottenere le seguenti
prestazioni:
Rx. di 1a e 2a categoria 5 m vettori a bassa e a media
dinamica.
Rx. di 3a categoria 3 cm, con vettori a bassa
dinamica.
Rx. di 3a categoria 0,5 da punto fisso.
Attualmente questa modalità è in fase di allestimento.
GPS NavTracXL
TrimbleNavigation
NavTracXL GPS
MENU
1
2
3
4
5
6
7
8
9
>>
0
PRESS MENU TO SIMULATE
NavTracXL
GPS
____
____
Rev 2.00T (021093)
(ID 3207a00105)
DECCA OPTION INSTALLED
____
Trimble Navigation
____
____
BRT
POWER
CON
POS
SETUP
NAV
WAYPT
TIME
ROUTE
GPS
SAVE
APPARATO Commerciale
NAVM06
MARCONI
NAVM06
POSIZIONE
UTC 10:51:27
INVIO
37° 12’ 33’’ N
17° 15’ 23’’ E
SOG
010.8 KN
EPE
15 m
GPS/AUTO/SPS
POS
ACCESO
SPENTO
NAV
LUM
C.STO
COG
070°
ETE
100-1000 ns
WGS84
0
WPT
UOMO
A MARE
CFG
LUCE
INFO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
.
0
CLR
MENU
AZZERAMENTO
00012
NAVM06
6 canali di acquisizione indipendente;
 8 satelliti tracciati contemporaneamente;
 portanti ricevute L1 e L2 ;
 Sistema di elevatissima precisione, continuo e
globale;
 Copertura sul piano orizzontale 360°
 Copertura sul piano verticale 180°
 Non necessita di nessun dato di avvio
 Codici C/A - P e Y;
 LL.CC. : AKAT “A” o “B” - (AKAT 1001)
