: SISTEMI SATELLITARI PER LA NAVIGAZIONE C. Montanino

PUNTI ESSENZIALI DELLA NAVIGAZIONE Scelta, in un opportuno sistema di riferimento, di una traiettoria. Determinazione della situazione attuale, in determinati istanti. Confronto fra la situazione attuale e quella programmata, misura delle deviazioni. Calcolo, a partire dalle deviazioni, delle correzioni idonee a riportare la situazione nei limiti di quella programmata.

Le possibilità, gli sviluppi. misure angolari misure di velocità misure di distanza

Misure angolari nessun sistema sviluppato Il satellite viene utilizzato come un astro le cui effemeridi sono note Il satellite viene utilizzato come un astro le cui effemeridi sono note

Misure di velocità Sistema TRANSIT Si rileva lo shift Doppler dovuto al moto del satellite, e da questo si risale alla differenza di distanza satellite-ricevitore in un tempo noto

Misura di distanze Progetto DIOSCURI-AEROSAT Progetto NAVSAT Progetti TIMATION e 621 B, confluiti nel sistema NAVSTAR-GPS Sistema GLONASS La distanza si ricava dalla misura del tempo che il segnale impiega per giungere al ricevitore

NAVSTAR - GPS NAVigation System for Time And Ranging Global Positioning System copertura globale elevata precisione invulnerabilità dai disturbi continuità del servizio capacità illimitata di utenti impiego passivo da parte dellutente

NAVSTAR-GPS Principio di funzionamento ( X - X 1 ) 2 + ( Y - Y 1 ) 2 + ( Z - Z 1 ) 2 = R 1 2 ( X - X 2 ) 2 + ( Y - Y 2 ) 2 + ( Z - Z 2 ) 2 = R 2 2 ( X - X 3 ) 2 + ( Y - Y 3 ) 2 + ( Z - Z 3 ) 2 = R 3 2 ( X - X 1 ) 2 + ( Y - Y 1 ) 2 + ( Z - Z 1 ) 2 = ( R 1 - D ) 2 ( X - X 2 ) 2 + ( Y - Y 2 ) 2 + ( Z - Z 2 ) 2 = ( R 2 - D ) 2 ( X - X 3 ) 2 + ( Y - Y 3 ) 2 + ( Z - Z 3 ) 2 = ( R 3 - D ) 2 ( X - X 4 ) 2 + ( Y - Y 4 ) 2 + ( Z - Z 4 ) 2 = ( R 4 - D ) 2 Errore nel tempo dt errore nella distanza D D = c dt

NAVSTAR - GPS Costituzione del sistema Master Control Station Monitor Station Ground Antenna Trasmissione Dati Misure telemetriche Registrazione segnali Caricamento dati Codice, segnale di navigazione Utilizzatore Satellite

NAVSTAR - GPS Segmento spaziale 24 satelliti attualmente operativi 6 piani orbitali inclinati di 55° sullequatore altezza delle orbite km periodo orbitale di circa 12 ore frequenze in banda L : L1 - f = 1.575,42 MHz L2 - f = 1.227,60 MHz Questa costellazione garantisce che almeno quattro satelliti siano visibili da qualsiasi punto della terra

NAVSTAR - GPS Caratteristiche del segnale Codice C/A, applicato alla portante L1, periodo 1 millisecondo Codice P, applicato ad entrambe le portanti, periodo 7 giorni Messaggio emesso su due frequenze Contiene informazioni su orario, effemeridi, stato del sistema Frequenze modulate con codici binari pseudo casuali: identificazione del satellite misura del tempo accesso riservato protezione da disturbi identificazione del satellite misura del tempo accesso riservato protezione da disturbi

NAVSTAR - GPS Segmento di controllo - MCS una stazione principale di controllo Master Control Station - M C S funzioni di controllo, analisi e pianificazione delle prestazioni dell'intero sistema. calcolo delle effemeridi e della deriva degli orologi mantenimento del tempo di riferimento

NAVSTAR - GPS Segmento di controllo - MS, GA cinque stazioni di monitoraggio Monitor Station - M S registrano le informazioni trasmesse dai satelliti le trasmettono alla stazione principale tre antenne di trasmissione da terra Ground Antennas - G A con misure telemetriche rilevano la posizione dei satelliti ritrasmettono ai satelliti i dati elaborati dalla MCS

NAVSTAR - GPS Segmento utilizzatore Ricevitori GPS con lequipaggiamento associato. RPU Receiver Processor Unit FMI Flexible Modular Interface AEU Antenna Electronic Unit CDU Control Display Unit

NAVSTAR - GPS Prestazioni del sistema Nel servizio SPS, destinato agli utenti civili, il segnale è degradato per mezzo di due dispositivi : SA : Selective Availability A-S : Anti-Spoofing Nel servizio SPS, destinato agli utenti civili, il segnale è degradato per mezzo di due dispositivi : SA : Selective Availability A-S : Anti-Spoofing

NAVSTAR - GPS Errori del sistema deriva dellorologio del satellite imprecisioni nelle effemeridi del satellite ritardi per la diffrazione ionosferica del segnale ritardi per lattraversamento dellatmosfera imprecisioni nel funzionamento del ricevitore imprecisione dellorologio del ricevitore slittamenti dovuti alla dinamica del vettore incertezza del luogo di posizione

GLONASS Confronto con il NAVSTAR - GPS ANALOGIE principio di funzionamento schema costitutivo tipo di costellazione banda di frequenza codifica del segnale DIFFERENZE orario di riferimento datum geodetico di riferimento effemeridi aggiornate ogni 30 minuti trasmissione su frequenze diverse per ogni satellite GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema I ricevitori GPS non sono generalmente compatibili con il segnale GLONASS, e viceversa

Il futuro : un sistema satellitare primario Sistema primario accuratezzacontinuità disponibilità integrità

Il GPS e il GLONASS situazione attuale integrità continuità disponibilità accuratezza i segnali possono essere degradati gli allarmi sono diramati con eccessivo ritardo le prestazioni non sono garantite con qualità costante nelle 24 ore

Il GNSS È un futuro sistema di navigazione satellitare, basato sul potenziamento degli attuali sistemi GPS e GLONASS. Il potenziamento sarà attuato per mezzo di una serie di progetti regionali, quello europeo è il progetto EGNOS Si prevede che nel sarà possibile effettuare anche avvicinamenti di precisione con il solo impiego del GNSS GNSS

BIBLIOGRAFIA P.D. Boffa, Sistemi per la radionavigazione, ed. Siderea F. Francescotti, Avionica, ed. Aviolibri L. Iodice, Il GNSS, su Volabilità, RAI-ENAC G. Lucarelli, Navigazione satellitare, ed. Giannini V. Piazzi, Sistemi radioelettrici di navigazione, vol V, A.A. R. Trebbi, Strumenti e navigazione, ed. Aviabooks