CENNI SUI PRINCIPALI APPARATIdi

RADIONAVIGAZIONE E METEO

G P S Global Positioning System

G P S 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.

MCS

M..S.M..S.

COSTELLA ZIONE SATELLITARECOSTELLA 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

- 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;

COSTELLA ZIONE SATELLITARECOSTELLA ZIONE SATELLITARE

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTOPRINCIPIO 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 FUNZIONAMENTOPRINCIPIO 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 FUNZIONAMENTOPRINCIPIO 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 FUNZIONAMENTOPRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

FIX - 2D (3 sat.) FIX - 3D (4 sat.)

CODICICODICI

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 pseuo-randon:

C/A - Course Aquisition che consente l’accesso al servizio di posizionamento standard (SPS)

P - Precision che consente l’accesso al servizio di posizionamento preciso (PPS) riservato ad utenti limitati

MODALITÀMODALITÀSPS - 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).

ERRORIERRORI

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 PrecisionDilution of Precision

60m

45m

30m

15m

3 126 9

DOP

ERRORE

GDOP = 3D + Tempo

PDOP = 3D

TDOP = UT

HDOP = 2D

VDOP = Quota

Scarsa Ottima

CLASSIFICAZIONE DEI RICEVITORICLASSIFICAZIONE 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 RICEVITORICLASSIFICAZIONE DEI RICEVITORI

2a categoria: “a sequenza veloce”

Ricezione di L1 con codice C/A dotati di 2 canali.

Un canale per l’effettuazione continua della misurazione della distanza.

L’altro per la raccolta dei dati delle effemeridi con interrogazioni scalate ogni 0,05 secondi.

CLASSIFICAZIONE DEI RICEVITORICLASSIFICAZIONE 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 DIFFERENZIALEMODALITÀ DIFFERENZIALE

RICEVITORI DGPSUtilizzando 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 NavTracXLGPS NavTracXL

1 2 3

4 5 6

7

>>

98

0

POWER GPS TIME NAV POS

SETUP WAYPT ROUTE SAVE

PRESS MENU TO SIMULATE

NavTracXLGPS

Rev 2.00T (021093)(ID 3207a00105)

DECCA OPTION INSTALLEDTrimble Navigation

NavTracXL GPSTrimbleNavigation

MENU

____

____

____

____

____

CON

BRT

APPARATO Commerciale

NAVM06NAVM06

POSPOS NAVNAV WPTWPT

ACCESOACCESOSPENTOSPENTO

INFOINFOCFGCFG

MENUMENULUCELUCE

11 22 33

44

LUM LUM C.STOC.STO

UOMOUOMOA MAREA MARE

INVIOINVIO

55 66

77 88 99

. 00 CLRCLR

AZZERAMENTOAZZERAMENTO

0001200012

MARCONI NAVM06

POSIZIONE UTC 10:51:27

GPS/AUTO/SPSEPE 15 mSOG 010.8 KN

WGS84ETE 100-1000 nsCOG 070°

0

37° 12’ 33’’ N 17° 15’ 23’’ E

NAVM06NAVM06

6 canali di acquisizione indipendente; 8 satelliti tracciati contemporaneamente; portanti ricevute LL1 1 e LL2 2 ; 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)