GNSS:
STATO
DELL’ARTE
E FUTURI
SVILUPPI
Quando parliamo di GPS non intendiamo
più il sistema americano che è stato
pioniere della localizzazione satellitare:
nuove soluzioni si sono affacciate sul
mondo ed altre si stanno preparando, per
aiutarci a trovare la strada ma anche per
fornirci nuovi servizi.
C
’ ’era una volta il
Navstar, inventato e realizzato cinquant’anni fa dagli Stati Uniti per coordinare
ed agevolare le forze
armate nelle operazioni
militari e garantire la
navigazione dei missili intercontinentali a
testata nucleare portandoli sopra l’obiettivo
con un’approssimazione di circa 100 metri. Il
suo segnale, poi messo
a disposizione (seppu-
98
Febbraio 2011 ~ Elettronica In
re con certe limitazioni)
dei civili, è divenuto
la base per i sistemi di
navigazione marittima,
stradale ed aerea. L’intento di perfezionare
le informazioni offerte
dal Navstar per consentire anche ai civili
una localizzazione di
precisione, ha fatto nascere sistemi complementari quali WAAS,
EGNOS e DGPS, che
formano, unitamente
al Navstar, quello che
Tecnologia
di DAVIDE SCULLINO
comunemente chiamiamo GPS, ossia il
Global Positioning System. Ma il monopolio
degli U.S.A. in questo
campo non è mai stato
gradito agli ex nemici
del blocco sovietico, né
alla neonata Unione
Europea e tantomeno
all’ultima candidata
tra le superpotenze: la
Cina; perciò nel corso
degli anni questi tre
soggetti hanno sviluppato in proprio siste-
mi di localizzazione
satellitare. Primi sono
stati i Russi, che già
negli anni della Guerra
Fredda cominciarono
a tessere la “ragnatela” di satelliti che ha
costituito il GLONASS;
poi siamo arrivati noi
europei, che ci siamo
detti: “fatta l’Europa,
ora bisogna fare un
sistema satellitare”!
Ed ecco nascere Galileo, progetto al quale
partecipiamo anche
noi italiani, mettendo a
disposizione lo strategico centro di Fucino. I
cinesi, che nel giro di
un decennio si sono
espansi dappertutto,
hanno voluto anch’essi
dotarsi di un sistema
di localizzazione ed
hanno realizzato, dopo
il Beidou 1, nato esclu-
sivamente per scopi
militari, laborioso e
limitatissimo, il nuovo
Beidou 2, che nella
filosofia progettuale
somiglia molto al GPS.
Non c’è che dire:
un panorama molto
variegato e soprattutto un’accozzaglia
di oggetti gravitanti
Elettronica In ~ Febbraio 2011
99
sopra le nostre teste, che si
vanno ad aggiungere ai satelliti
per i sistemi telefonici satellitari
Inmarsat e Iridium, a quelli per il
controllo militare (tra cui spicca
ORS-1, nato per assistere gli UAV
e fornire ai militari la ricognizione visiva e ad infrarossi) a quelli
meteo e televisivi! Insomma, di
questo passo, guardando in cielo
la sera andrà a finire che delle
tante luci viste nella volta celeste
saranno più quelle riflesse dai
satelliti che non quelle romantiche delle stelle.
Proviamo dunque a fare luce
sulle tecnologie di localizzazione
assistita da satellite e a scoprire
quali nuovi servizi questa miriade di satelliti sarà in grado di
fornirci in futuro.
Nel panorama dei sistemi di
localizzazione da satellite, quelli
che meritano più attenzione
sono il Navstar americano e il
Galileo europeo: il primo perché
è il capostipite e padre del GPS;
il secondo perché aggiunge alla
semplice localizzazione tutta una
serie di servizi di pubblica utilità.
CHE COS’È IL GPS
Il sistema di posizionamento
globale si fonda su un principio
molto semplice, che spieghiamo
per sfatare un falso mito: contrariamente a quanto crede la maggior parte delle persone che ha
il navigatore in auto e che crede
che il GPS guidi il conducente,
il sistema di localizzazione satellitare non controlla o guarda
alcunché, quindi le istruzioni
che fornisce non sono basate
sul fatto che verifica la traiettoria dell’auto. Se così fosse, con
i milioni di veicoli presenti al
mondo, dovrebbe avere proprietà sconfinate. In realtà la localizzazione si basa sull’invio a terra
via radio e in modo continuo da
parte dei satelliti, di due informazioni: l’orario, molto preciso
100
Febbraio 2011 ~ Elettronica In
Vi verrà da chiedervi che
senso abbia -velleità
politiche e campanilismi
a parte- realizzarsi un
sistema di localizzazione
satellitare quando nel
mondo ce n’è già abbastanza e sia GLONASS
che GPS rendono fruibile
a tutti il servizio. Ebbene, Galileo nasce con
l’intento di realizzare
un sistema globale che
fornisca non solo la localizzazione ma che sfrutti
i satelliti per integrare
numerosi altri servizi; se
così non fosse, questo
progetto (costosissimo
e per il quale si fatica
a reperire i necessari
stanziamenti) sarebbe
davvero nato solo per
rendersi indipendenti
da Stati Uniti, Russia
e Cina o per entrare
in competizione con
queste nazioni.
Galileo dovrebbe fornire quello che gli altri
sistemi non consentono: una localizzazione
satellitare con un’accuratezza inferiore ai
10 centimetri, nessuna
interruzione o limitazione per l’uso civile, tanti
servizi complementari.
Il programma GALILEO,
avviato ufficialmente
e approssimato ai centesimi di
secondo, e l’identificativo del
satellite che l’ha inviato. Questo
è quanto fa il Navstar americano, anche detto SPS (Standard
Positioning System).
Ora vi chiederete come si faccia,
dall’orario, a risalire alla posizione del ricevitore che rileva
questi dati; ebbene, dovete sape-
nel 2003, entrerà in
funzione a regime nel
2014, quando conterà
trenta satelliti (27 operativi e tre di riserva)
orbitanti su 3 piani
inclinati sull’equatore
(MEO, Medium Earth
Orbit circolare) a
23.222 km di quota.
L’UE ha già assegnato gli appalti per la
parte infrastrutturale:
al momento la spesa
prevista è di circa
3,4 miliardi di euro. Il
programma di lancio,
con razzi russi Soyuz
e francesi Ariane, dovrebbe partire a breve
e una volta posizionati
i primi quattro satelliti
re che l’orario del Navstar viene
trasmesso via radio da alcune
stazioni a terra che lo aggiornano periodicamente nei satelliti, dove precisissimi orologi
atomici mantengono la precisione temporale. Ogni satellite si
trova in una propria orbita non
geostazionaria.
I ricevitori e localizzatori GPS
Galileo: a che punto siamo?
–configurazione minima
necessaria– sarà possibile
cominciare a fornire i primi servizi di navigazione e
testare la piena funzionalità dei segmenti spaziali
e di terra. Intanto è stato
avviato il programma sperimentale Giove (Galileo in
orbit validation element),
col lancio del satellite
GIOVE-A il 28 dicembre
2005, seguito dal GIOVE-B
il 27 aprile del 2008.
Sebbene possa funzionare
egregiamente da solo, Galileo potrà collaborare con
i sistemi di navigazione
già esistenti per migliorare il servizio. La prima fase
del progetto ha portato
allo sviluppo di EGNOS, il
sistema SBAS in grado di
raccogliere i segnali del
GPS e del GLONASS, e di
elaborarli per consentire
ai localizzatori una precisione di qualche metro.
Un servizio sperimentale
è già attivo dal 2000 per
il test di applicazioni in un
ambiente reale. E ora è
attivo anche un servizio di
supporto per fornire tutte
le informazioni via e-mail
agli interessati (ESTB@
esa.int). Galileo è un
progetto di grande portata
che coinvolge non solo i
servizi connessi alle sue
trasmissioni, ma anche
l’intero mondo economico
dell’Europa: infatti l’industria del settore spaziale
del nostro continente,
che già occupa 40.000
persone, nella realizza-
zione e manutenzione di
Galileo potrebbe creare
in tutto 100.000 posti di
lavoro nel settore dell’alta
tecnologia.
Galileo nasce come servizio multimodale, in grado,
cioè di offrire una serie
ampia di servizi in vari
settori. Per esempio, sarà
in grado di migliorare la
sicurezza e l’efficienza dei
voli per il trasporto di cose
e persone: conoscendo la
direzione dei venti di alta
quota, Galileo suggerisce le variazioni di rotta
per risparmiare tempo
e carburante. Le stesse
considerazioni valgono
per il trasporto marittimo.
Naturalmente farà, per i
veicoli su strada, quel che
attualmente fanno i sistemi GPS: fornirà i dati per
trovare le strade più corte
o meno trafficate.
Grande vantaggio ne
potranno trarre anche i
mezzi di soccorso, ai quali
potrebbe essere indicata
la strada migliore per
arrivare sul luogo di un
incidente evitando gli
ingorghi. Oppure si pensi,
per esempio, a chi si
smarrisce in una località
di montagna: grazie a Galileo, i soccorritori conoscerebbero immediatamente
la sua posizione esatta, il
che renderebbe molto più
semplice il loro intervento.
Una particolarità del segnale del Galileo è l’invio,
da parte dei satelliti, del
messaggio di integrità,
ricevono l’orario ufficiale dal
sistema e lo mantengono mediante precisi orologi a quarzo;
ogni volta che “agganciano”
un satellite, confrontano l’ora
del timer interno con quella in
arrivo e ne deducono il ritardo
con cui le onde radio lo hanno
comunicato. Per esempio, se nel
ricevitore sono le 14:06:10 e il se-
che avverte l’utente nel
caso il segnale perda
delle informazioni, ovvero
conferma l’esattezza del
segnale ricevuto.
Per Galileo potrebbe esserci posto in agricoltura,
negli studi di geodesia e
nella verifica dello spostamento millimetrico dei
terreni in seguito al verificarsi di eventi tellurici.
Il segmento spaziale di
Galileo sarà composto a
regime dai trenta satelliti
che orbiteranno a gruppi
di dieci su tre piani orbitali (del diametro di 59.164
km) in modo da coprire
costantemente il globo
terrestre e ruotare lontano
dagli apparati delle reti
GLONASS e NAVSTAR.
I primi dieci verranno
distribuiti sulle tre orbite
previste, che saranno
inclinate di 56° rispetto al
piano equatoriale; ruoteranno compiendo un giro
di rivoluzione completo
in 14 ore. Ogni satellite
avrà a bordo due orologi
atomici di nuovissima
generazione.
Galileo è controllato da un
segmento a terra, che dialogherà con le stazioni di
coordinamento dei segnali
tra i vari satelliti; a riguardo, oltre alla realizzazione
di una rete mondiale di
sistemi di rilevamento
dati (auspicabilmente
condivisa con quella del
GPS) si prevedono oltre
100 stazioni in tutte le
parti del mondo. Il pro-
gnale orario ricevuto dice invece
che sono le 14.06.09 e 9/10 di
secondo, significa che il segnale
ha impiegato 1/10 di secondo ad
arrivare a terra; dato che le onde
radio viaggiano ad una velocità uguale a quella della luce,
approssimabile a 300.000 km/s
(che corrisponde alla velocità di
propagazione nel vuoto) signifi-
blema pratico è la ridotta
estensione dell’Europa e
la necessità di collocare
le stazioni in luoghi del
mondo che permettano
di trasmettere in tutto lo
spazio occupato dai satelliti. Ciò passerà per l’ottenimento di concessioni
da parte di altre nazioni
legate all’Europa. Per controllare costantemente la
costellazione di satelliti in
orbita, si opera dai Centri
di Controllo, che sono uno
primario (in Germania)
ed uno di riserva (Italia);
entrambi servono anche
alla sincronizzazione degli
orologi atomici imbarcati,
l’elaborazione del segnale
di integrità e il trattamento dei dati trasmessi. I
centri, denominati GCC
(Galileo Control Centers)
provvedono al controllo
centralizzato della componente spaziale e di quella
terrestre, costituendo così
il cuore dell’intero sistema. Nei GCC si effettuano
le operazioni di routine
per il controllo orbitale
dei satelliti, ma anche le
diverse e delicate operazioni di gestione e verifica
del segnale radio emesso
dai satelliti. Per conoscere
lo stato e gli sviluppi futuri
del progetto del Galileo è
possibile visitare la pagina
web dell’ESA www.esa.
int/esaNA/galileo.html
o il sito italiano dell’ESA,
www.esa.int/esaCP/
ESAGP2MBAMC_Italy_0.
html.
ca che il segnale del satellite ha
percorso 30.000 km.
Ricevendo quattro segnali, il
ricevitore può determinare la
propria posizione rispetto ai
satelliti che l’hanno trasmesso,
dato che di essi si conosce la
posizione nello spazio; infatti
ognuno dice chi è ed il ricevitore
dispone di una tabella con le
Elettronica In ~ Febbraio 2011
101
Navstar: dove nasce il GPS
La base del GPS, anche
detta SPS, è il Navstar
americano, che consta
di una porzione collocata
nello spazio (segmento
spaziale) ed una a terra
(segmento di terra) a sua
volta divisa i due parti.
Il segmento spaziale
consiste in 28 satelliti
(24 operativi e almeno 4
pronti a rimpiazzare quelli
che dovessero guastarsi) posti in orbita non
geostazionaria intorno
alla Terra e collocati su
sei piani orbitali a 26.560
km rispetto al centro della
Terra; essi compiono un
giro di rivoluzione, lungo
166.796,8 km, in 12 ore.
Ogni orbita ospita quattro
satelliti ed è inclinata
di 55° rispetto al piano
dell’equatore; le sei orbite
distano tra loro 60° esatti
(6 x 60° = 360°). Il gruppo di satelliti originario è
stato completato nel 1993
ed ha iniziato a lavorare
l’8 dicembre di quell’anno;
la piena operatività è stata
raggiunta nel 1995.
Siccome i satelliti impiegati hanno una durata
limitata, la rete satellitare
viene aggiornata con lanci
ogni 10 anni, finalizzati
alla sostituzione di quei
satelliti che smettono di
funzionare e non possono
più essere rimpiazzati da
quelli di scorta; il prossimo
lancio è previsto avvenga
nel 2012.
La Tabella 1 riepiloga la
collocazione dei satelliti
sulle rispettive orbite, sia
di quelli operativi, sia di
quelli di scorta. Per leggere correttamente i dati nella tabella si consideri che
il primo numero identifica
il tipo di satellite o, meglio,
il gruppo di appartenenza;
fra parentesi si trova, invece, il numero del lancio
(relativo alla rete Navstar)
con il quale è stato portato
in orbita. Attualmente già
cinque satelliti sono stati
messi fuori servizio (e non
compaiono nella tabella)
mentre uno andò distrutto,
nel gennaio del 1997, in
un lancio non riuscito.
I gruppi di satelliti indicano le generazioni; il primo,
detto blocco 1, è rappresentato dai satelliti usati
durante la sperimentazione del Navstar e oggi non
singole posizioni.
Questo sistema consente di
inviare due segnali: uno estremamente preciso, ma ad uso
militare (e codificato) e l’altro
degradato, ad uso civile; ciò
perché non avrebbe senso mettere a disposizione di tutti (tra
cui potrebbero esserci potenziali nemici) lo stesso segnale
che guida i militari. Il segnale
preciso è contenuto nella banda
L2 (1.227,6 MHz) mentre quello
civile si trova nella L1 (1.575,42
MHz) che è l’unica fruibile
dai ricevitori civili. Dato che
il segnale civile permette una
localizzazione grossolana, con
una tolleranza di circa 200 metri,
può essere utilizzato direttamente nella navigazione marittima
102
Febbraio 2011 ~ Elettronica In
esistono più: consisteva in
11 elementi, che ruotavano su orbite inclinate di
63° e non di 55° come
quelle dell’attuale costellazione. Dopo il gruppo 1,
sono stati messi in orbita
i blocchi 2 e 2A, tuttora in
funzione, con satelliti sia
operativi che di scorta. La
terza generazione (blocco
2R) è rappresentata da
satelliti già in orbita e che
sono andati a integrare
l’iniziale costellazione di
21 elementi; attualmente
conta sei satelliti, uno dei
quali è di scorta; gradualmente andrà a sostituire
gli elementi dei gruppi 2 e
2A, man mano che questi
arriveranno alla fine della
loro vita. Infine, c’è una
quarta generazione (chiamata blocco 2F) prevista
sia per rimpiazzare satelliti
operativi non più utilizzabili, sia per operazioni di
manutenzione e assistenza.
Il segmento di terra del
Navstar (Centro di Controllo) gestisce l’attività
dei satelliti, ossia invia ed
aggiorna l’orologio di sistema, verifica ed aggiorna le
e in quella aerea, dove spazi del
genere sono irrilevanti; nella
localizzazione a terra serve più
accuratezza, che è stata ottenuta
aggiungendo sistemi complementari in grado di comunicare,
ai ricevitori opportunamente
equipaggiati, informazioni in
grado di correggere l’errore
di rotta dei satelliti e fornire
informazioni in grado di permettere ai ricevitori, unendole all’informazione base del
Navstar civile, di arrivare a una
precisione anche inferiore ai due
metri. L’errore nella determinazione della posizione dipende
essenzialmente da tre fattori: le
deviazioni di rotta dei satelliti e
quindi la differenza tra la posizione teorica e quella effettiva;
variazioni di rotta, ripete i
segnali da una parte all’altra del globo. Il segmento
consta di una stazione di
controllo, cinque postazioni di monitoraggio e tre antenne. La più importante
è la stazione di controllo
principale (Master Control
Station): genera l’ora di
riferimento del sistema,
verifica la condizione e
la posizione dei satelliti
e imposta il formato dei
dati che ciascuno di questi
invia a terra affinché siano
usati dai ricevitori. Per ragioni legate alla riduzione
del tempo di trasmissione
dei dati verso i satelliti, la
comunicazione con essi
avviene a frequenze di
alcuni GHz; a tali valori le
onde radio si propagano
praticamente in linea
retta, come la luce, quindi,
affinché possa ricevere le
informazioni dal segmento
di controllo, un satellite
deve trovarsi in vista
rispetto alla stazione che
le trasmette. Siccome
la stazione è unica, per
come sono collocati i
satelliti non può trovarseli
tutti a vista nello stesso
gli effetti dell’atmosfera sulle
onde radio e, infine, le tolleranze
negli orologi dei ricevitori GPS e
quelle di calcolo, abbastanza rilevanti perché si tratta di gestire
intervalli dell’ordine di centesimi di secondo. Per ridurre l’errore, è determinante il numero di
satelliti agganciati dal ricevitore,
perché più sono, più è facile
avvicinarsi alla posizione reale
semplicemente facendo una
media delle distanze ricavate da
ciascuno. La Tabella 2 indica la
rilevanza dei vari effetti sulla
precisione della localizzazione
del Navstar civile.
A limitare l’errore introdotto
dal segnale civile provvedono
sistemi ausiliari di aumento
della precisione (Augmentation
istante; quindi il sistema NAVSTAR prevede una serie di stazioni di ripetizione,
collocate strategicamente. La stazione principale è situata nella base dell’aeronautica militare di Schriever, in Colorado (U.S.A.) e dialoga con le cinque stazioni
di monitoraggio, collocate nelle isole Hawaii, a Kwajalein, nell’isola Ascension
(Oceano Atlantico) a Diego Garcia (isola dell’arcipelago delle Chagos nell’Oceano
Indiano, che ospita una base militare USA) e a Colorado Springs, passando loro le
informazioni da inviare ai satelliti e ricevendo da essi i dati di manutenzione che
riguardano la costellazione. Sempre a terra, sono posizionate quattro grandi antenne paraboliche per la ricetrasmissione dei dati dal sistema di controllo ai satelliti e
viceversa; le antenne si trovano una nella solita isola Ascension, una nella stazione Diego Garcia, una a Kwajalein e l’altra nella base USAF di Colorado Springs. Il
posizionamento delle antenne e delle stazioni di monitoraggio è stato permesso sia
dalla vastità del territorio degli U.S.A., sia dalla collaborazione della Gran Bretagna,
che ha sparse per il mondo, isole che costituiscono vecchie colonie o protettorati.
L’orario del NAVSTAR viene aggiornato a terra e poi trasmesso ai satelliti, dalle
stazioni di monitoraggio loro più vicine, perché a parità di velocità di propagazione
delle onde radio il segnale impiega meno tempo a viaggiare da una stazione a terra
a un satellite, piuttosto che da un satellite all’altro, come accadrebbe se una sola
postazione a terra inviasse l’orario a uno solo dei satelliti e quest’ultimo dovesse
passare l’informazione agli altri. Il sistema di aggiornamento permette di sincronizzare l’orario dei satelliti dell’intera costellazione garantendo differenze, tra l’uno e
l’altro, non eccedenti il microsecondo; inoltre corregge e aggiorna automaticamente
le effemeridi, che riportano, in determinati orari del giorno (tipicamente alle 24.00
e alle 12.00) le esatte posizioni dei singoli satelliti.
Orbita
Satellite 1
Satellite 2
Satellite 3
Satellite 4
Scorta
A
2A-21 (39)
2A-12 (25)
2A-28 (38)
2A-15 (27)
2-4 (19)
B
2A-18 (22)
2A-27 (30)
2-2 (13)
2A-22 (35)
2R-5 (44)
C
2A-24 (36)
2A-25 (33)
2A-19 (31)
2A-20 (37)
nessuna
D
2A-11 (24)
2R-3 (46)
2-5 (17)
2A-23 (34)
2-9 (15)
E
2R-4 (51)
2-8 (21)
2A-26 (40)
2R-7 (54)
2A-10 (23)
F
2R-6 (41)
2A-14 (26)
2R-2 (43)
2A-16 (32)
2A-17 (29)
Tabella 1 - Composizione del sistema Navstar o SPS; le sigle vanno lette considerando
che il primo campo è il tipo di satellite mentre il secondo indica il numero nell’attuale
costellazione e il terzo il numero progressivo da quando è stato installato il sistema.
Systems) che insieme al Navstar
formano quello che intendiamo
per GPS. Tali sistemi sono di
due tipi: SBAS (Satellite Based
Augmentation System) e DGPS;
quest’ultimo si avvale di una
rete di computer che acquisisce
i dati sulle condizioni atmosferiche nelle varie regioni del
mondo e da esse desume quello
che può essere l’effetto sulla
propagazione delle microonde
che trasportano il segnale dei
satelliti. Con questi dati ricava
le informazioni per correggere i
tempi di propagazione dei satelliti visibili dalle zone interessate
e li trasmette via radio (in HF
o VHF) in modo che i ricevitori
DGPS possano riceverli e usarli
per correggere gli errori di rice-
zione. I dati del DGPS possono
anche essere diffusi da Internet,
a beneficio dei ricevitori collegati via modem cablato o wireless.
Quanto agli SBAS, si basano su
una rete complementare di satelliti che inviano a terra segnali
di completamento di quelli del
Navstar; funzionano tutti alla
stessa maniera e sono gestiti da
enti diversi per coprire determinate zone del Pianeta. I sistemi
WAAS ed EGNOS si appoggiano su una rete satellitare esistente da anni e nata per realizzare
il sistema telefonico satellitare
Inmarsat; per l’esattezza, ne
sfruttano tutti e quattro i satelliti. Il WAAS si serve di due
satelliti visibili dall’America (54°
e 178° a ovest) mentre l’EGNOS
si avvale degli altri due, visibili
dall’Europa (15,5° a ovest e 25° a
est). Inmarsat è la più datata rete
di telefonia satellitare, operante ormai da circa dieci anni e
basata su quattro satelliti posti
in orbita geostazionaria (cioè
che ruotano insieme alla Terra,
al contrario dei satelliti GPS, che
ruotano indipendentemente)
intorno alla Terra, a una quota
di 41.300 km dal livello del mare,
che copre l’intero globo terrestre.
WAAS è il sistema satellitare di
correzione dell’errore di posizionamento nato per primo, negli
U.S.A.: è stato sviluppato in
due versioni (WAAS e CWAAS)
che coprono l’intera America
Settentrionale; WAAS (Wide
Area Augmentation System)
fornisce la copertura nella parte
riguardante gli U.S.A. e CWAAS riguarda il Canada e il resto
del Nord America. Funziona
appoggiandosi a due satelliti
della rete telefonica satellitare
Inmarsat, che da terra ricevono
le informazioni di correzione e
le ritrasmettono su una banda di
frequenze compatibile con quella del GPS civile (L1) e con un
formato leggibile dai ricevitori
civili. È operativo dal 2004.
Esiste poi il MSAS (Multi-fun-
Tabella 2 - Cause d’errore nell’indicazione ottenibile dal GPS basato sul solo Navstar.
Causa
Scarto sulla localizzazione
Ritardo nella propagazione ionosferica
±5m
Ritardo nella propagazione troposferica
± 2,5 m
Differenza fra traiettoria teorica e reale (multipath)
±1m
Imprecisione degli effemeridi
± 2,5 m
Errori di calcolo
± 1 m o meno
Tolleranza dell’orologio del satellite
±2m
Elettronica In ~ Febbraio 2011
103
In Lombardia
il GPS
è più preciso
Sappiamo che il segreto della precisione nella localizzazione satellitare è nei
sistemi di correzione
dell’errore, i più diffusi dei quali (DGPS,
WAAS, EGONS) sono sì accessibili
gratuitamente, però consentono una
precisione limitata ad alcuni metri.
È tuttavia possibile determinare la
posizione con una precisione centimetrica, però in questo caso ecco che
i fornitori di dati di correzione hanno
fiutato il business; infatti, dato che
l’esigenza di localizzare dei punti con
uno scarto di alcuni centimetri è del
settore professionale, chi fornisce dati
precisi se li fa pagare... e bene!
Oltre ai privati, in questo settore sono
scesi in campo enti istituzionali, come
ad esempio la Regione Lombardia,
che per il proprio territorio offre informazioni di correzione cui i ricevitori
GPS possono accedere solo dietro
pagamento di un canone.
Il servizio è rivolto a chi opera nel
campo della cartografia e dell’edilizia, per tracciare i confini di terreni e
fabbricati, effettuare registrazioni al
catasto ecc. Lo stesso servizio può
essere sfruttato dall’edilizia stradale per guidare automaticamente
le macchine operatrici e quelle che
tracciano i percorsi delle strade, ma
anche nell’agricoltura di precisione,
per guidare i trattori e le
mietitrebbie e in generale le
macchine di raccolta automatica, dritte alle piante da
cui cogliere i frutti.
104
Febbraio 2011 ~ Elettronica In
ctional Satellite Augmentation
System) simile al WAAS, ma
concepito per dare l’ausilio ai ricevitori GPS operanti nell’Estremo Oriente (sopra la penisola
nipponica).
EGNOS (European Geographic
Navigation Overlay System)
operativo dall’inizio del 2006, è
il sistema Europeo di correzione
ed è basato su tre elementi:
• una rete di satelliti geostazionari cui si aggiungerà tra
breve un terzo satellite (Artemis) il cui segnale al momento
viene solo ricevuto, ma non
acquisito;
• una rete di stazioni terrestri
di elaborazione dei ritardi del
segnale emesso dai satelliti
GPS a causa della ionizzazione della troposfera;
• le stazioni centrali di elaborazione dei dati.
I satelliti cui il sistema si appoggia sono gli altri due dell’Inmarsat, che, analogamente a quanto
detto per il WAAS, vengono aggiornati da terra e ritrasmettono
i dati di correzione su frequenze
e con formato compatibili con i
ricevitori GPS ad uso civile.
Le stazioni a terra rilevano
l’errore dei dati trasmessi dai
satelliti GPS, imputabile in
massima parte alla ionizzazione
degli strati più bassi dell’atmosfera, confrontando la propria
posizione (calcolata tramite i
dati dei satelliti GPS) con i dati
generati dal loro sistema (elaborati basandosi esclusivamente
sui dati delle orbite dei satelliti e sulla posizione certificata
della stazione). Per estendere
l’area monitorata e dare, con
una sola stazione, dati inerenti
a più zone geografiche, è stata
creata una “rete” di punti di
rilevamento capaci di valutare
il margine di errore relativo a
ciascuno di essi e informarne la
stazione. Le stazioni di elaborazione dell’errore dei dati GPS
sono sparse su tutto il territorio
europeo e rilevano ciascuna un
modello di errore valido per la
zona di pertinenza. I dati rilevati vengono inviati a una stazione
centrale di elaborazione. Ciò
realizza un reticolo di fattori di
correzione molto fitto, i cui dati
vengono aggiornati in tempo
reale, in quanto le condizioni di
propagazione del segnale GPS
attraverso l’atmosfera mutano
rapidamente in relazione alla
situazione meteo.
I fattori di correzione vengono inviati ai satelliti WAAS/
EGNOS, per poter essere
finalmente ritrasmessi a terra
utilizzando la frequenza GPS
(esattamente la L1) e ricevuti
dai terminali utente abilitati. Il
terminale che li riceve seleziona
i dati validi per i punti del “reticolo” a lui più vicini e li applica
ai satelliti che sta ricevendo in
quel momento ed utilizzando
per il calcolo della sua posizione. L’area di copertura del sistema è attualmente estesa, oltre
che all’Europa, anche a tutto il
Nord Africa (compresi Marocco
settentrionale, Tunisia, Algeria
e Libia). Trovate le informazioni
riguardanti il Navstar e i sistemi
che collaborano a realizzare il
GPS, sul sito www.gps.org.
GPS E GNSS
Oggi non ha più senso parlare
solo di GPS, perché operano o
sono in fase di completamento
altri sistemi che, a seconda degli
equilibri politico-economici, potranno essere complementari o
alternativi. Tutti insieme formano il GNSS (Global Navigation
Satellite System) che sfruttato
correttamente consentirà di
condensare tutte le prerogative
dei singoli sistemi. Il più datato
dei sistemi alternativi al GPS è
Anche i cinesi
sanno dove siamo
il russo GLONASS, che però ha
attraversato una fase di restauro,
dopo che per carenza di fondi
molti dei suoi componenti sono
andati fuori servizio e qualche
satellite ha rischiato di ricadere
sulla Terra. Concettualmente
funziona come il GPS, cioè si
basa sulla trasmissione a terra
del segnale orario e di altri dati.
Di recente, alla luce del rinnovo
e potenziamento del GLONASS,
sono stati realizzati ricevitori
GPS in grado di avvalersi dei
segnali di questo sistema; ciò
permette un incremento della
precisione combinando i due
segnali e confrontandoli tra loro.
Case come Nokia, Motorola e
Qualcomm sono interessate a
dotare i propri apparati di chip
per la ricezione del segnale russo. E il governo russo ha speso
molto denaro per rilanciare il
GLONASS e pare che intenda
recuperarli incentivando l’acquisto di apparati che ricevano
il suo segnale e disincentivando
chi vuol comperare smartphone
privi del ricevitore GLONASS
(si parla di dazi che gravano sul
25 % del valore entro il 2012).
Il terzo e più giovane sistema
di localizzazione da satellite è
quello cinese, evolutosi in due
fasi: nella prima era basato su
ricevitori che comunicavano con
i satelliti, mentre la versione
odierna è più simile al GPS. Se
i cinesi lo renderanno accessibile, consentirà ai ricevitori, in
grado di sfruttarne il segnale, di
aumentare la precisione.
GALILEO
Più interessante di tutti è il
sistema dell’ESA (Ente Spaziale
Europeo) che è nato per ultimo
e ancora deve essere completato:
la filosofia di Galileo è nettamente diversa da quella dei
concorrenti, in quanto il sistema
nasce per scopi civili e non mi-
A partire dal 2000 la Cina ha messo in orbita un proprio sistema di
localizzazione satellitare chiamato
Beidou 1 (Beidou significa “stella
polare”) che copre solamente la
Cina e i paesi limitrofi. A differenza
di GLONASS e Galileo, la copertura
di Beidou 1 è limitata a 70÷140
gradi est e 5÷55 gradi nord, in
quanto i satelliti sono appena quattro e sono geostazionari. Inoltre, a
differenza di un ricevitore GPS, che
non trasmette alcunché, un terminale Beidou 1 è un ricetrasmettitore: deve sia ricevere il segnale
dei satelliti della costellazione
cinese, sia trasmettere un segnale
radio verso di essi, il che implica
l’adozione di potenti trasmettitori,
commutatori ricezione/trasmissione per usare un’unica antenna e il
consumo di molta corrente, cosa
che limita gli apparati all’uso sui
veicoli a motore.
Comprendendo i limiti di questo
suo sistema, la Cina, oltre ad aver
chiesto la partecipazione al progetto Galileo, ha avviato la costruzione della seconda generazione
del proprio sistema satellitare,
chiamato Beidou 2, che ricalcherà i principi tecnico/operativi di
GPS, GLONASS e Galileo, grazie a
35 satelliti in orbita bassa. Entro
il 2012 si suppone che Beidou
diverrà operativo sopra la Cina e le
regioni vicine, mentre per il 2020
si ipotizza la copertura mondiale. Il
primo satellite del Beidou 2 (chiamato Compass-M1) è stato messo
litari, come è invece per Navstar,
GLONASS e Beidou. In Galileo,
oltre al segnale per la localizzazione, i satelliti possono rendere
disponibili numerosi dati e
servizi, alcuni dei quali saranno
ad uso pubblico e di pubblica
utilità ed altri verranno venduti.
Dunque, si tratta di un concetto
innovativo e quando sarà operativo, i ricevitori multistandard
potranno beneficiare anche del
suo segnale. Già esistono ricevi-
in orbita nell’aprile 2007; il secondo satellite (Compass-G2) è stato
lanciato il 15 Aprile 2009 ed il terzo
(Compass-G1) è stato messo in orbita
dal vettore LM-3C nel gennaio 2010.
Il quarto è stato collocato il 2 giugno
scorso ed il quinto, portato in orbita
dal vettore LM-3I, il primo agosto,
sempre del 2010. Tre mesi più tardi
(1 novembre 2010) è stato messo
in orbita anche il sesto satellite; il
settimo sarà lanciato a breve. Dal
gennaio 2010 è operativo un sito web
che aggiorna sull’attività del sistema
Beidou: si tratta di www.beidou.gov.
cn. Un altro interessante sito, che
si occupa dell’attività aerospaziale
cinese ma non è governativo, è www.
sinodefence.com/default.asp.
tori in grado di ricevere i segnali
GPS e Galileo, sebbene attualmente la costellazione europea
sia incompleta.
Galileo è certamente uno
dei progetti più ambiziosi
dell’Unione Europea, con potenzialità di impiego straordinarie
in quasi tutti i settori: energia,
trasporti terrestri marittimi e
navali, sicurezza, agricoltura,
finanza. Galileo nasce dalla
considerazione che i sistemi esiElettronica In ~ Febbraio 2011
105
Tabella 3 - Caratteristiche principali dei segnali attualmente utilizzati nei sistemi GPS, Galileo e EGNOS.
Servizio
Tipo di
Code Rate
Data Rate
Frequenza di centro
Sistema
Banda
fornito
modulazione
(Mcps)
(bps)
banda (MHz)
Larghezza di
banda (MHz)
Sensibilità richiesta
al ricevitore (dBW)
-158.5 (C/A)
GPS
L1
SPS, PPS
BPSK
1.023 (C/A),
10,23 (P)
50
157.542
2.046 (C/A)
20,46 (P)
GPS
L2
SPS, PPS
BPSK
0,5115 (C/A),
5,115 (P)
50
1.227,60
1.023 (C/A)
10,23 (P)
GPS
L5
SPS
BPSK
10,23
25
1.176,45
24
Galileo
E1
OS, CS, SoL
BOC(1,1)
1.023
125
1.575,42
24,552
-157
Galileo
E6
CS
BPSK
5,115
500
1.278,75
40,92
-155
Galileo
E5a
OS
Galileo
E5b
OS, CS, SoL
SBAS
L1
SPS, SoL
AltBOC(15,10)
BPSK
-161.5 (P)
-158.5 (C/A),
-161.5 (P)
-157.9
10,23
25
1.176,45
10,23
125
1.207,14
1.023
250
1.575,42
2.046
-161
51,15
-155
-155
Tabella 4 - Caratteristiche principali dei segnali previsti per i sistemi GPS e Galileo.
Sistema
Banda
Servizio
fornito
Tipo di
modulazione
Code Rate
(Mcps)
Data Rate
(bps)
Frequenza di centro
banda (MHz)
Larghezza di
banda (MHz)
Sensibilità richiesta
al ricevitore (dBW)
GPS
L2/ L2C
Civil
BPSK
0.5115 (CM),
0.5115 (CL)
50
1.227,60
2.046
-160
GPS
L5
Civil
QPSK
10.23 (I5),
10.23 (Q5)
50
1.176,45
20,46
-154.9
GPS
L1-L2/ M
code
Military
BOC(10,5)
cryptography
generated
N/A
1.575,42-1.227,60
30,69
-158
GPS
L1/ L1C
Civil
BOC(1,1) or
TMBOC
1.023 (CP/D),
100 (CO)
50 or 75
1.575,42
4,092
-157
Galileo
E1/ OS E1
OS
CBOC(6,1,1/11)
1.023
125
1.575,42
4,092
-160
Galileo
E1/ PRS
PRS
BOCcos(15,2.5)
2.5575
N/A
1.575,42
35,805
N/A
stenti, sebbene utilizzati anche
per scopi diversi, restano essenzialmente strumenti militari e
possono essere resi inaccessibili
ai civili o limitati nelle funzionalità per esigenze belliche.
Il principale obiettivo del
programma Galileo è quello di
fornire maggior precisione nella
geo-localizzazione rispetto a
quella attualmente fornita dal
GPS, aumentare la copertura
globale soprattutto nelle regioni a maggior latitudine (> 75°),
rendere maggiormente disponibile il suo segnale nelle aree
urbane ed avere una elevata
continuità di servizio. Sebbene
sia stato pensato per essere
indipendente ed autosufficiente,
Galileo sarà interoperabile con
il GPS. Un passo significativo
nello sviluppo è stata l’inaugurazione -il 20 dicembre scorsodel Centro di Controllo a terra
(GCC), situato presso il centro
spaziale di Telespazio, nel
106
Febbraio 2011 ~ Elettronica In
Fucino che, insieme a quello di
Oberpfaffenhofen (in Germania)
è il punto da cui i satelliti ricevono i dati di aggiornamento
e inviano a terra tutte le informazioni di diagnostica e quelle
utili ad informare il sistema sul
cambiamento di rotta e posizione. Il centro si estende per 5.000
m² e a regime ospiterà oltre 100
tecnici e operatori specializzati
che gestiranno i 30 satelliti e
le attività operative relative
al funzionamento del sistema;
dalla sala controllo principale si
potrà monitorare e modificare
l’orbita di tutti i satelliti della
costellazione e coordinare una
rete di circa 40 stazioni terrestri
dislocate. La collocazione sul
territorio italiano assegna al
nostro Paese un ruolo chiave nel
progetto Galileo.
Nel 2014 Galileo fornirà un
servizio aperto e gratuito, uno
di ricerca e salvataggio ed un
servizio pubblico regolamentato.
Sono previsti inoltre i servizi
per la sicurezza delle persone e quello commerciale, che
saranno testati quando Galileo
avrà raggiunto la piena capacità operativa, con la messa in
orbita di tutti e 30 i satelliti che
ne comporranno la costellazione. Saranno inoltre sviluppate
applicazioni in diversi settori,
quali trasporto stradale, aereo,
ferroviario e marittimo, agricoltura, telecomunicazioni, geodesia, cartografia, ricerche gas/
petrolifere e minerarie.
Il costo totale del progetto
Galileo è di circa 3,4 miliardi di
euro ed è finanziato sia da fondi
pubblici, sia dall’intervento di
sponsor privati che hanno già
stanziato 100 milioni di euro per
quest’anno. I finanziatori privati
potranno avere un ritorno economico dalla partecipazione agli
utili derivanti dalla vendita dei
servizi; ma anche dai risparmi
legati all’uso del sistema: ad
esempio, si stima che per ogni
punto percentuale di riduzione
del tempo di viaggio stradale
(e perciò di inquinamento, di
incidenti, di traffico) ottenibile
da Galileo, si possano risparmiare circa 200 miliardi di
euro. Nell’aviazione, la stessa
riduzione può essere di circa 0,5
miliardi di euro.
Si calcola anche che i benefici economici legati all’uso di
Galileo saranno, nel ventennio
2000÷2020, quantificabili in 74
miliardi di euro; cifre estremamente elevate, che garantiscono
guadagni con margini di rischio
piuttosto ridotti, tenendo conto
che le potenzialità di Galileo
vanno ben oltre una riduzione
dell’1 %. Anche la Cina, nel 2003
ha annunciato di partecipare al
progetto Galileo, con un investimento di 230 milioni di euro, in
cambio dell’accesso ai servizi.
Proprio l’intenzione di vendere
parte dei servizi per recuperare l’investimento e quindi la
disponibilità solo in parte delle
potenzialità del sistema, ha creato qualche attrito con la Comunità Scientifica Internazionale,
dato che sia GPS che GLONASS
sono accessibili gratuitamente. Nell’intento di “ricucire lo
strappo”, gli sviluppatori del
sistema Galileo stanno mediando tra gli interessi economici dei
finanziatori e quelli della futura
utenza.
La gestione di Galileo sarà
affidata a una struttura formata
da membri della Commissione
Europea e dell’ESA, anche se si
pensa già a costituire un’agenzia specifica con il compito
di sviluppare e coordinare il
progetto; in quest’ottica, Roma
sembra sia il posto più adatto.
Secondo le aspettative, la copertura del Galileo sarà più uniforme di quella del GPS: il 95 % del
territorio urbano contro il 50 %;
si stima che 160 milioni di veicoli in Europa potranno usufruire
di questo servizio e che la capillare infiltrazione del segnale
Galileo renderà possibile l’uso
della navigazione satellitare in
zone densamente urbanizzate,
all’interno di edifici e persino
nei trafori, senza bisogno di
sistemi di guida probabilistica
quali il Dead Reckoning.
La precisione e la disponibilità
del segnale saranno di aiuto
al settore delle assicurazioni
per rintracciare i veicoli rubati,
registrare la percorrenza dei
veicoli nel caso questa determini
particolarità tariffarie, seguire i
movimenti di merci pericolose,
ma anche nell’aviazione.
I SERVIZI OFFERTI DA GALILEO
Compatibilmente con la banda
disponibile secondo le direttive
della WARC (World Administrative Radio Conference) il
sistema Galileo sarà in grado di
offrire servizi di vario tipo, che
possono essere riassunti in due
categorie:
• Open Service; è il servizio
gratuito destinato a navigazione, controllo di mezzi
di trasporto, ricerca e salvataggio e metterà in grado
qualsiasi utente provvisto del
terminale Galileo di conoscere la propria posizione;
l’accuratezza del calcolo
della posizione sarà migliore rispetto al GPS attuale; il
servizio di localizzazione ed
il broadcast del segnale orario
sarà di libero accesso; Open
Service non garantisce la continuità del servizio e neppure
l’informazione di integrità del
segnale;
• Public Regulated Service
(PRS); si basa su un segnale
cifrato di cui è garantita la
continuità, utilizzato essenzialmente da organi di
Pubblica Sicurezza, come ad
esempio le forze di Polizia, la
Protezione Civile, le Forze
Armate per trasmissioni sicure; i servizi PRS sfrutteranno
un canale di comunicazione controllato dai governi
degli stati membri dell’UE
e potrebbero essere utili, fra
l’altro, per migliorare gli
strumenti e i mezzi utilizzati
dall’Unione Europea nella
lotta contro le esportazioni
illegali e l’immigrazione clandestina.
Molto importante sarà il Safetyof-life service, destinato ai
casi in cui alle prestazioni del
sistema è legata in qualche
modo la sicurezza delle persone;
oltre alle prestazioni dell’Open
Service, garantirà un segnale
di integrità che avviserà tempestivamente l’utente nel caso
in cui le prestazioni del sistema
dovessero risultare degradate. Questo servizio è rivolto
specialmente alla sicurezza dei
trasporti marittimi, aeronautici
e ferroviari; la Galileo Operating
Company garantirà il servizio,
certificherà gli apparati e avrà la
responsabilità della funzionalità
del sistema.
Galileo sarà impiegato anche
a sostegno dell’aeronautica; a
questo proposito e con il contributo dell’Università di Pisa, è in
atto uno studio per verificare la
possibilità di installare a bordo
di un UAV (Unmanned Aircraft
Vehicle) un sistema di guida
basato su Galileo. Proprio gli
UAV potrebbero essere usati in
modo intensivo per il controllo
del territorio o per il controllo di
eventi catastrofici laddove l’intervento dell’uomo può essere
pericoloso, come negli incendi,
nelle tempeste, o negli uragani.
Per limitare il rischio che un
UAV, a causa di una perdita
Elettronica In ~ Febbraio 2011
107
Il GLONASS rinasce dalle sue ceneri
Acronimo di GLObal’naya
NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, è il sistema
di posizionamento globale
russo o meglio, sovietico,
dato che risale all’epoca
dell’ex U.R.S.S. Somiglia
al GPS e dal 1995 si può
usarlo per usi civili, non
a caso esistono ricevitori
combinati GPS/GLONASS.
Il GLONASS nacque intorno al 1960, quando sorse
l’esigenza di un sistema
per la guida dei missili balistici, perché l’esistente
Tsiklon era troppo lento. I
primi satelliti furono lanciati nel 1982, ma, dopo
appena sette anni, 16 su
24 erano già fuori uso e
quindi solo 8 risultavano
operativi; colpa della crisi
economica che investì
l’ex Unione Sovietica.
Nel gennaio 1996, con la
disponibilità di nuovi fondi,
i russi hanno completato
la loro costellazione di 24
satelliti (21 operativi più
tre di scorta) anche se si
poteva sfruttarne sì e no
la metà. Nel 2002 è stato
dato il via al programma
di rinnovo del GLONASS,
che prevede la messa in
orbita di 24 satelliti entro
il 2010, ad un ritmo di un
lancio all’anno, ciascuno
dei quali porterà nello spazio due o tre satelliti.
Attualmente la costellazione è composta da
satelliti tipo GLONASS
e GLONASS-M; questi
ultimi sono tecnicamente
del segnale di controllo possa
cadere in modo incontrollato, si
sta pensando all’uso di Galileo
per interagire con un sistema
di guida autonomo e autogestito che prenda il controllo
dell’aereo e lo faccia atterrare
al sicuro.
NON SOLO NAVIGATORI
Il miglioramento della localiz-
108
Febbraio 2011 ~ Elettronica In
migliori dei precedenti e
più longevi (7÷8 anni di
vita). Attualmente, sono
disponibili satelliti di terza
generazione (GLONASS-K)
che sostituiranno quelli in
orbita e dureranno 10 anni.
I satelliti della rete russa
ruotano su 3 piani orbitali
(spaziati tra loro di 120°)
ognuno dei quali ospita
8 satelliti (identificati da
un numero di slot che
definisce il piano orbitale
e la posizione all’interno
del piano) che compiono
ciascuno un giro completo in 11 ore e 15 minuti
primi. L’inclinazione dei
piani orbitali è 64,8° e le
orbite sono circolari, con
raggio (distanza dal centro
della Terra) di 25.460 Km
zazione reso possibile dal GPS
ha stimolato la ricerca di nuove
applicazioni e l’impiego del
sistema in ambiti che prima
erano territorio di caccia di
altre tecnologie; uno di questi
è il settore aeronautico, dove
si mira a sostituire con il GPS
il radar di terra. In America
è in fase di test una rete di
sfruttamento dei dati mirata ai
(19.140 km dal livello
del mare). Nel GLONASS i
segnali trasmessi da ciascun satellite sono simili a
quelli del NAVSTAR: ci sono
una portante L1 a 1.602
MHz ed una L2 a 1.246
MHz, modulate in fase con
codici C/A di 511 kHz e P
di 5,11 MHz, ma non sono
previsti né degrado del segnale civile né crittografia,
però le portanti possono
essere variate. Come il
GPS, il GLONASS consta di
un segmento spaziale (che
oltre ai 24 ordinari ospita
due satelliti geodetici
Etalon usati per valutare
il campo gravitazionale
all’altitudine e inclinazione
pianificate) e uno di terra
interamente collocato nel
territorio dell’ex Unione
Sovietica. Il GCC è a Mosca
e le stazioni di tracciamento e telemetria sono a
San Pietroburgo (Russia)
Ternopol (Ucraina) Eniseisk
e Komsomolsk-na-Amure
(Russia). Lo stato attuale
del GLONASS può essere
consultato sul sito www.
glonass.it, che attinge al
sito ufficiale russo www.
glonass-ianc.rsa.ru/ di cui
segnaliamo le pagine sulla
composizione della costellazione (www.glonass-ianc.
rsa.ru/pls/htmldb/f?p=20
2:20:2445262893636619
::NO) e la posizione dei satelliti in tempo reale (www.
glonass-ianc.rsa.ru/pls/
htmldb/f?p=202:22:22879
31196958844::NO:::).
vari momenti dell’assistenza
al volo. Potendo disporre di
informazioni meteorologiche,
normalmente utilizzate per
determinare gli effetti dell’atmosfera sul segnale del GPS,
il WAAS dà un valido aiuto
anche per quel che riguarda le
indicazioni meteo, ai velivoli
la cui strumentazione di bordo
prevede la guida assistita in
caso di forti perturbazioni,
vuoti d’aria ecc.
Grazie al WAAS è stato realizzato il LAAS (acronimo di Local Area Augmentation System)
un sistema installato negli
aeroporti principali o al centro
di più aeroporti vicini: una
stazione LAAS copre un’area
circolare che ha da 30 a 50 km
di raggio e viene usata per le
operazioni di terra, ma anche
per atterraggio e decollo. Invia
il segnale di correzione attraverso un collegamento radio
VHF (la stessa banda sulla quale comunicano aerei e torri di
controllo) similmente al DGPS
e nelle intenzioni degli sviluppatori servirà a localizzare con
estrema precisione gli aerei in
fase di decollo o atterraggio ed
evitare che, in condizioni di
pessima visibilità, possano verificarsi collisioni. Nel Nordamerica il WAAS viene sfruttato
come ausilio alla navigazione
aerea nelle zone dove non c’è
sufficiente strumentazione di
terra.
Anche l’europeo EGNOS è
entrato nel settore aeronautico: il 12 luglio scorso l’ICAO
(International Civil Aviation
Organization) ha certificato
l’adozione del sistema come
ausilio al trasporto aereo, in
sostituzione o complemento
dell’ILS, che garantisce una
precisione in avvicinamento
di 40 metri lateralmente e 50
metri in verticale, soddisfando
i requisiti dell’ILS Categoria 1.
In occasione dell’approvazione
dell’EGNOS, è stata rimossa la
dicitura “Do not use for safety
applications” che accompagnava le stringhe dati dell’EGNOS.
Cambiando completamente
ambito, possiamo citare l’adozione del segnale del GPS
nella cosiddetta “agricoltura di
precisione”, dove le macchine
agricole vengono guidate automaticamente da sistemi computerizzati basati sul posizionamento satellitare; ad esempio
le trebbiatrici seguono percorsi
ben definiti limitando al minimo la sovrapposizione tra due
passate vicine e quindi risparmiando tempo e combustibile.
Inoltre, durante le fasi di raccolta, speciali macchine guidate da computer che elaborano i
dati delle foto da satellite e col
segnale del GPS determinano
la posizione della frutta matura.
Lo stesso vale per la semina,
che viene condotta con grande
precisione e in modo automatico grazie al GPS.
Il posizionamento globale
viene anche in aiuto dei soccorritori alla ricerca di persone smarrite: gli escursionisti
trovano da tempo sul mercato
localizzatori estremamente
compatti e alimentati a pile,
trasportabili senza incomodo
e utilissimi laddove dovessero
smarrirsi in montagna.
Ultimamente c’è anche chi usa i
localizzatori nella preparazione
sportiva: chi corre a piedi li impiega per conoscere dal proprio
computer i chilometri percorsi,
mentre chi va in bicicletta può
fare altrettanto e vedere altresì

il tracciato percorso.
Elettronica In ~ Febbraio 2011
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