Sistema GPS
Il NAVSTAR/GPS (NAVigation Satellite
Timing And Ranging/Global Positioning
Sistem) è un sistema di posizionamento
continuo e tridimensionale a copertura
globale …
Sistema GPS
… che tradotto significa:
è un sistema che permette di
conoscere la posizione in ogni
istante, per ogni punto della
superficie terrestre, con ogni
condizione meteorologica.
Sistema GPS
Il sistema GPS si compone di tre pezzi
(segmenti)
Segmento spaziale
Segmento di controllo
3.
Segmento utenza
1.
2.
Sistema GPS
Il segmento spaziale
è costituito da una
costellazione di 24
satelliti distribuiti su 6
orbite inclinate di 55°
sull’equatore e
distanziate di 60° in
longitudine, con i
satelliti posti ad una
quota di 20200 km
con un periodo di 12
ore siderali
Sistema di posizionamento GPS
Questa configurazione permette che
da ogni punto della Terra siano
visibili almeno 4 satelliti, che sono il
numero minimo che occorrono per
calcolare la posizione.
N.B. IL perché di questo numero verrà
chiarito tra poco!!!!!
Sistema GPS
A bordo di un singolo satellite sono
installati 4 orologi atomici e un banco
di oscillatori radio.
In tal modo ogni satellite può emettere
segnali radio, oltre che riceverli.
In particolare i segnali radio emessi
dal satellite sono modulati su due
frequenze particolari (portanti)
Sistema GPS
Le frequenze utilizzate vengono
indicate con L1 ed L2 :


L1 (1575,42 Mhz ) modulata con un segnale di
10,23 Mhz detto Precision Code (P)
L2 (1227,60 Mhz) modulata con un segnale di
1,023 Mhz detto Coarse Acquition Code (C/A)
Il codice C/A è accessibile agli utenti civili
mentre il codice P è accessibile alla sola
utenza militare
Sistema GPS
Il segmento di controllo è costituito da 5
stazioni di terra poste a grande distanza
ed adibite al controllo operativo dell’intero
sistema
Sistema GPS
La Master Control Station (MCS)
coordina l’attività delle altre, che
effettuano automaticamente misure
di distanza da ogni satellite , e ne
riceve i dati misurati.
I dati, una volta elaborati, vengono
ritrasmessi dalla MSC una volta al
giorno alle altre stazioni e quindi ai
singoli satelliti
Sistema GPS
Il segmento utenza è composto da chi
usufruisce del sistema e quindi da chiunque
usi un ricevitore GPS.
I ricevitori possono essere ad uno o più canali
,sono passivi, cioè ricevono e non
trasmettono segnali ai satelliti, sono dotati di
orologi al quarzo e corredati da pacchetti
software che ne consentono l’utilizzo
automatico
L’applicazione del GPS trova ormai applicazioni
tra le più svariate: dall’antifurto satellitare per
le auto sino alle applicazioni topografiche ed
ingegneristiche ed ovviamente navigazionali
Sistema GPS
Perché occorrono 4 satelliti per il calcolo
della posizione?
Il calcolo della posizione avviene tramite
trilaterazioni, cioè tramite la misura di
distanza tra il ricevitore ed il satellite,
ottenendo cosi il punto tramite
l’intersezione di sfere di distanza al cui
centro si trova il singolo satellite
considerato. In pratica si usa lo stesso
principio del punto nave costiero, ma
poiché siamo nello spazio tridimensionale
ci occorrono 3 punti (satelliti) invece di
due
Sistema GPS
Sistema GPS
Perché occorrono 4 satelliti per il
calcolo della posizione?
I satelliti non sono fermi ma in
movimento ed inoltre il segnale radio
impiega del tempo, seppur
brevissimo, ad arrivare al ricevitore.
Quindi il quarto satellite serve ad
eliminare l’ambiguità per il
parametro tempo.
N.B LO SPAZIO PERCORSO SI CALCOLA MEDIANTE LA RELAZIONE S =
Vxt
Sistema GPS
Perché occorrono 4 satelliti per il
calcolo della posizione?
Da un punto di vista più formale diciamo che:
la distanza misurata tra il ricevitore ed il
satellite non è quella reale,ma una
pseudodistanza in quanto gli orologi del satellite
e quelli del ricevitore non segnano lo stesso
tempo e quindi il loro scarto non è noto.
Disponendo delle misure di almeno 4 satelliti si
può impostare un sistema di 4 equazioni in 4
incognite che permette il calcolo della posizione
del ricevitore calcolato per l’ellissoide WGS84
Sistema GPS
Un problema importante!!!!
Come tutti i sistemi costruiti
dall’uomo anche il sistema GPS non è
perfetto ma presenta anomalie sia
tecniche che applicative. Un
problema applicativo che si può
incontrare è quello relativo alla
distribuzione dei satelliti che si
stanno osservando !!!
Sistema GPS
Sistema GPS
Si dimostra ,ma non è il
nostro caso, che il GDOP
è minimo quando il
volume del tetraedro
formato dai satelliti e dal
ricevitore è il massimo
possibile
Sistema GPS
Il sistema GPS è
soggetto anche ad
altri tipi di errore
che sono riassunti
in questa figura
(chiedere al prof. per
chiarimenti )