Sistema GPS

1. Sistema GPS Il NAVSTAR/GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning Sistem) è un sistema di posizionamento continuo e tridimensionale a copertura globale …

2. 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.

3. Sistema GPS Il sistema GPS si compone di tre pezzi (segmenti) • Segmento spaziale • Segmento di controllo • Segmento utenza

4. Sistema GPS Il segmento spazialeè 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

5. 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!!!!!

6. 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)

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

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13. 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.BLO SPAZIO PERCORSO SI CALCOLA MEDIANTE LA RELAZIONE S = V x t

14. 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

15. 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 !!!

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17. 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

18. Sistema GPS Il sistema GPS è soggetto anche ad altri tipi di errore che sono riassunti in questa figura (chiedere al prof. per chiarimenti )