Global Positioning System NAVSTAR project NAVG-gps Global Positioning System NAVSTAR project

GPS Origine Storia Componenti (3 segmenti) Informazioni trasmesse Calcolo della posizione SA (selective availability) Interferenze Accuratezza Uso militare Uso civile

Origine Viene concepito in seguito allo studio militare commissionato per individuare i parametri di rotta del primo satellite lanciato dai Russi nell’ottobre 1957 (SPUTNIK) nei Laboratori Fisici della John Hopkins University di Baltimore (Maryland, USA)

(breve) Storia del GPS 1972 primi test a terra 1978 lancio del primo satellite 1983 Reagan annuncia il suo uso civile 1985 i satelliti lanciati sono 11 (inizia l’uso civile) 1989 inizio dei lanci di seconda generazione 1995 il 17 luglio raggiunge la piena Capacita Operativa 1996 Clinton annuncia la doppia natura 2000 la SA viene tolta per aumentare la precisione 2004 il Governo USA annuncia un accordo con EU 2007 lancio dell’ennesimo satellite (ultimo ?) 2011 prevista data di completamento del sistema GALILEO della EU

Componenti del Sistema Segmento dello spazio: i piu’ di 24 satelliti in orbita a 20.000 km Segmento di controllo : 4 stazioni a terra (Colorado Spring USA, Ascension in Oceano Atlantico, Diego Garcia in Indiano, Hawaii in Pacifico) Segmento dell’utente 750 milioni US$ annuali per la manutenzione

informazioni trasmesse da ogni satellite Tempo del giorno Numero della settimana e stato del satellite Effemeridi (i dati di rotta del satellite) Almanacco (informazioni collaterali, uguale per ogni satellite) (C/A) Coars / Acquisition code (pubblico) (P) Precise code (criptato per uso militare)

Calcolo della posizione Viene calcolata la distanza da ciascun satellite Sono indispensabili almeno 4 satelliti, in realta’ 3, ma il quarto e’ inserito nel calcolo per avere il tempo preciso del segmento utente I satelliti trasmettono la loro posizione Dall’intersezione delle sfere, centrate nei satelliti, si ricava la posizione stimata. Piu’ satelliti sono usati, migliore e’ la stima

Selective Availability (disponibilita’ selettiva) attualmente disabilitato sul segnale C/A I segnali GPS possono essere manipolati all’origine per trasmettere un segnale affetto da errori fino 100 metri Le informazioni giuste sono comunque trasmesse ma sono decriptabili da un codice segreto cambiato giornalmente In molte situazioni l’SA e’ stato usato con risultati imprevedibili L’SA viene rimosso nel 2000, anziche’ nel 2006 (direttiva Clinton), ma puo’ essere reitrodotto in qualunque momento

INTERFERENZE Effetti ionosferici (macchie e vento solare) Effetti atmosferici (importanti quanto piu’ il satellite e’ basso sull’orizzonte) Altezza del ricevitore Riflessioni multiple (caseggiati, vetri grigliati) Errori degli orologi atomici Effetto relativistico

Accuratezza Attualmente il segnale C/A, che si propaga alla velocita’ della luce (300.000 km/s), misurato entro 10 nanosecondi, ha un errore di circa 3 metri ! Il segnale P (che e’ criptato) ha un errore di 30 centimetri !!! Per navigare normalmente, sommando tutti gli errori, in condizioni ottimali, si assume un errore di circa 10-15 metri negli usi civili.

USO MILITARE Semplice navigazione nei tre scenari terra,mare e cielo Tracciamento di bersagli Guida di proiettili intelligenti Ricerca e recupero Costruzione di nuove mappe Satelliti GPS sono dotati di rilevamento di esplosioni nucleari (ex Vela Project)

USO CIVILE Ricerca e recupero Costruzione di nuove mappe Aiuto alle ricerche ambietali Navigazione nei tre scenari Movimento relativo Trasferimento del tempo (sincronizzazione) Posizione assoluta