Galileo e gli altri sistemi di geolocalizzazione satellitare nel mondo

  • Europa: EGNOS e Galileo
  • USA: NAVSTAR – GPS
  • Russia: GLONASS
  • Cina: Beidou
  • India: IRNSS

Qual è il principio di funzionamento a grandi linee di questi dispositivi?
Prima dell’avvento della tecnologia satellitare lo sviluppo dell’aviazione all’inizio del ‘900 ha portato con se la necessità di trovare sistemi di gestione del traffico aereo economici e affidabili. Si è passati così dalla navigazione a vista, bussola e cartina alla mano, alla navigazione strumentale che prevedeva numerosi way-point, cioè stazioni di terra che l’aereo doveva raggiungere per seguire una certa rotta. Al giorno d’oggi questa tecnologie si è evoluta e l’areo non è più costretto a raggiungere effettivamente il way-point ma basta che riesca a passarci in prossimità per “agganciarci” il segnale.

Passando alle tecnologie satellitari il principio è rimasto più o meno lo stesso solo che adesso gli “way-point” stanno nel cielo. Per stabilire la propria posizione è necessario agganciare più satelliti e, conoscendo la loro posizione, misurare la distanza ed eventuali angoli di orientamento rispetto a ciascuno. In teoria se tutto funzionasse alla perfezione sarebbero necessari almeno 3 satelliti.
In realtà ce ne vogliono di più, nel migliore dei casi 4 perché ci sono delle imprecisioni che altrimenti vanificherebbero il risultato. Di seguito alcune problematiche:

  1. I satelliti devono essere sincronizzati tra loro. E’ importante sapere con estrema accuratezza che i segnali che ricevo siano partiti da satelliti diversi nello stesso istante. E’ per questo che per mantenere la perfetta sincronizzazione vengono impiegati orologi atomici;
  2. Bisogno infatti considerare che i satelliti sono punti di riferimento in movimento a velocità molto elevata. Eventuali errori dovuti a possibili effetti effetti relativistici o più semplicemente doppler vanno corretti;
  3. I segnale che parte dal satellite deve attraversare l’atmosfera terrestre, in particolare la ionosfera. L’atmosfera si comporta come una che lente che altera le caratteristiche del segnale, come ad esempio la reale inclinazione soprattutto quanto il satellite non sta allo zenit dell’osservatore. Devono quindi essere fatte le dovute correzioni matematiche del risultato.

A che punto è il sistema di geolocalizzazione europeo Galileo?
Il sistema di posizionamento Galileo una volta ultimato consisterà in 27 satelliti operativi e 3 in stand-by. Questi verranno posizionati ad una quota di 23.000 km in 3 orbite MEO (Medium Earth Orbit) con un’inclinazione di 56° rispetto al piano equatoriale. Il progetto prevede tre fasi di funzionamento:

  1. IOV In-Orbit Validation (prova e raccolta dati con satelliti in orbita). Satteliti GIOVE-A e GIOVE-B lanciati rispettivamente nel 2005 e 2008;
  2. IOC Iniatial Operational Capability (i primi servizi saranno disponibili). 4 satelliti lanciati nel 2011 e 2012. Posizionamento sbagliato di altri due satelliti nel 2014;
  3. FOC Full Operational Capability (piena funzionalità dei servizi). Previsto il raggiungimento della piena operatività dopo il 2020.

Perché così tanti sistemi di geolocalizzazione diversi?
Guardando la lista dei paesi ha hanno investito nello sviluppo di sistemi di geolocalizzazione si osserva che sono o paesi sviluppati oppure paesi con un alto tasso di crescita economica recente. Anche quando potrebbero facilmente sfruttare la gratuità di un servizio gestito da un’altro paese si preferisce dotarsi di un sistema proprio. I costi sono certo elevati, ma se rapportati al tempo di utilizzo, ai benefici e perché no all’importanza che può avere agli occhi del mondo esterno, sono sistemi piuttosto convenienti. A tutto questo bisogna aggiungere certo l’aspetto militare. In caso di conflitto non è certo possibile lamentarsi col nemico per il malfunzionamento del segnale proveniente dai suoi satelliti.

Attualmente nel mondo sono attivi a pieno regime il GPS americano e il GLONASS russo. Quest’ultimo è stato ripristinato completamente solo nel 2011, dopo che era stato abbandonato in seguito alla caduta dell’Unione Sovietica.
In tutto questo Galileo si inserisce come sistema moderno e molto più preciso di quello dei due principali concorrenti. Quando raggiungerà la piena operatività sarà per esempio attivo un servizio di emergenza attraverso cui sarà possibile comunicare con le squadre di soccorso passando dal satellite.
La Cina intende finanziare il perfezionamento del proprio sistema di geolocalizzazione Beidou per estendere la sua copertura, attualmente soltanto regionale, a tutto il globo terrestre.

 

Per approfondimenti e curiosità:
http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/The_future_-_Galileo/Galileo_a_constellation_of_30_navigation_satellites

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