Navigazione Satellitare

Con il termine Navigazione satellitare – SATNAV – si intende un sistema che usa sistemi satellitari per fornire un posizionamento geo-spaziale autonomo. Il sistema permette agli apparati riceventi di determinare la propria posizione grazie all’uso di segnali a radiofrequenza trasmessi da satelliti dedicati. Un sistema di navigazione satellitare che permette una copertura globale può essere definito come GNSS (Global Navigation Satellite System). Esistono poi sistemi regionali, chiamati SBAS (Satellite Based Augmentation Service), che forniscono servizi di incremento prestazionale grazie ad una rete di stazioni fisse che monitorano costantemente i segnali GNSS e permettono di migliorare l’accuratezza della posizione e soprattutto di assicurare il controllo degli errori entro soglie prestabilite per applicazioni di navigazione critiche come quelle aeree (in accordo con safety standard ICAO), e in settori emergenti come quello del controllo marcia treni, navi, mezzi autonomi come droni e UAV in diversi settori. In Europa è disponibile EGNOS (European Geostationary Overlay Service) che copre con i suoi servizi l’Europa continentale e parte dell’Africa del Nord e medio oriente.

Gli esempi di applicazioni della tecnologia SATNAV includono:

  • Posizionamento assoluto e relativo
  • Monitoraggio
  • Navigazione
  • Tracciamento
  • Sincronizzazione temporale

Ad oggi solo i seguenti sistemi GNSS permettono una copertura globale:

  • GPS (sistema USA) – pienamente operativo
  • GLONASS (sistema Russo) – pienamente operativo
  • Galileo (sistema Europeo) – operativo come “initial service”, completamento della costellazione previsto per il 2020
  • Beidou (sistema Cinese) – operativo e in fase di completamento

I segnali GNSS sono trasmessi su diverse frequenze e con specifiche caratteristiche. In particolare, per i sistemi GPS e GLONASS, essendo stati concepiti come sistemi prettamente militari, hanno segnali criptati utilizzabili solamente da ricevitori dedicati ad utenti autorizzati. Questi sistemi hanno poi segnali open per uso civile utilizzabili da ricevitori commerciali sul mercato. Galileo, essendo stato concepito per uso civile, prevede diversi segnali open e commerciali.

Da alcuni anni quindi, anche grazie all’effetto “trascinante” di Galileo, anche il GPS ha introdotto una seconda frequenza per i segnali open. Questa disponibilità di più segnali open, apre la porta a molte applicazioni professionali che utilizzando un ricevitore in doppia frequenza che offre prestazioni migliori, resistenza a interferenze e capacità di minimizzare degradazioni delle prestazioni dovute alla ritardi difficilmente modellabili dovuti alla ionosfera.

I segnali GPS, ed in alcuni casi GLONASS, sono poi “migliorati” regionalmente dai seguenti SBAS:

  • WAAS (servizio regionale USA)
  • SDCM (servizio regionale Russo)
  • EGNOS (servizio regionale Europeo)
  • MSAS (servizio regionale Giapponese)
  • GAGAN (servizio regionale Indiano)
  • Beidou componente regionale (servizio regionale Cinese)

I recenti sviluppi nel settore GNSS e SBAS vanno verso uno scenario di “sistema di sistemi” in cui l’utente, opportunamente equipaggiato con ricevitori multi-costellazione, è in grado di ricevere e utilizzare tutti i segnali disponibili trasmessi dalle diverse costellazioni ottenendo quella che viene chiamata “interoperabilità” dei servizi GNSS/SBAS.

Questa interoperabilità è fondamentale dal punto di vista degli utenti perché massimizza il numero di satelliti (e segnali) in vista anche in condizioni di ricezione difficile come ambiente urbano, copertura vegetale e in generale con vista parziale del cielo.

Attualmente sul mercato esistono ricevitori di diverse tipologie che permettono l’interoperabilità dei diversi GNSS, i più diffusi, anche integrati negli smartphone, hanno la capacità di combinare GPS, GLONASS, solo i più recenti hanno anche Galileo e Beidou. Alcuni ricevitori sono già in grado di ricevere segnali trasmessi da tre/quattro costellazioni e quindi portando a circa 20-30 il numero di satelliti in vista mediamente.