GNSS Augmentation System

Nel precedente articolo abbiamo già introdotto cosa s’intende per GNSS, adesso vogliamo concludere questa prima carrellata di articoli sulla navigazione satellitare introducendo quelli che sono i sistemi di Augmentation su vasta scala (Wide Area).

Augmentation significa letteralmente “aumento, incremento…” ed infatti tali sistemi nascono per incrementare le prestazioni dei sistemi di navigazione satellitare soprattutto in termini di:

  • Accuratezza: maggior precisione sulla posizione calcolata dal ricevitore che in alcuni casi scende al di sotto del metro.
  • Integrità: fornire agli utenti informazioni relativi ad eventuali malfunzionamento dei sistemi di navigazione satellitare.
WAAS wide area augmentation system
Come funziona il WAAS

I sistemi di Augmentation su vasta scala, SBAS – Regional Space-Based Augmentation System, si basano sull’ausilio di satelliti geostazionari che inviano un segnale decodificabile dalla maggior parte dei ricevitori satellitari ad uso commerciale (compresi gli smartphone); le informazioni contenute in tali segnali sono calcolate sulla base dei dati raccolti da svariate Stazioni di Riferimento (WRS – Wide-Area Reference Station) e gestite da una Stazione Master (WMS – Wide-Area Master Station).

Le correzioni sono aggiornate in maniera continua tramite delle antenne di trasmissione (Ground Uplink Station) e sono associate a delle sotto aree geografiche. Il ricevitore utilizzerà le correzioni più rappresentative per la posizione calcolata.

Le stazioni di controllo confrontano le coordinate reali della stessa con quelle calcolate dal ricevitore ad essa connessa; le differenze saranno dovute essenzialmente a:

  • Propagazione delle onde elettromagnetiche, che cambia da zona a zona in base alle caratteristiche atmosferiche del momento e in particolare modo alle caratteristiche dello strato Ionosferico.
  • Effemeridi del satellite non molto precise.

L’utilizzo dei SBAS ha consentito l’utilizzo dei sistemi di navigazione satellitare alche agli Aerei di Linea per i tratti di navigazione e primo approccio alle aree di controllo del traffico aereo, in particolare modo grazie alle garanzie di Integrità e Accuratezza fornita ai sistemi GNSS.

Per Integrità s’intende la possibilità di comunicare all’utente un eventuale malfunzionamento del sistema di navigazione.

Chi avesse già letto la serie di articoli inerenti al GPS saprà già che in generale, i sistemi di navigazione satellitare sono in grado di fornire la posizione tridimensionale di un oggetto e UT – Universal Time, ma non forniscono altro; se il segmento spaziale ha dei malfunzionamenti che si propagano negativamente sulla posizione calcolata dal ricevitore (anche di centinaia di metri), lo stesso non è in grado di comunicarlo all’utente che continuerebbe ad usarlo senza alcun dubbio e con immutata fiducia.

I sistemi di Augmentation riescono invece a svolgere questo importante compito e hanno aperto l’utilizzo della GNSS anche agli Aeromobili.

Ogni SBAS è realizzato per coprire determinate aree geografiche e viene gestito in maniera regionale.

Sistemi di Augmentation Satellitari Attivi

Esistono Attualmente 6 diversi SBAS:

  • WAAS: realizzato per coprire Tutto il Nord America, tra i primi ad essere realizzato al fine di migliorare la precisione in particolar modo della quota al fine di aprire l’utilizzo della GNSS agli aerei di linea, è gestito da Stati Uniti e Canada.
  • EGNOS: realizzato dall’ Agenzia Spaziale Europea, copre tutta l’europa e il bacino del Mediterraneo.
  • SDCM: realizzato dalla Russia, copre metà Asia ed è a suo completo controllo.
  • GAGAN: sviluppato dall’India e da questa gestito.
  • BDSBAS: sviluppato e Gestito dalla Repubblica Popolare Cinese.
  • MSAS, QZSS-SBAS: il primo rappresenta il sistema SBAS Giapponese, il secondo è un sistema di Augmentation sempre Giapponese che invece di comunicare delle semplici correzioni come tutti gli altri SBAS, è costituito da una costellazione di satelliti con orbite che formano quasi un otto sulla penisola nipponica; questi satelliti vengono usati allo stesso modo di quelli GPS. Lo scopo è quello di avere una maggiore visibilità dei satelliti ed evitare le schermature nei Canyon Urbani ben nota a chi ha utilizzato i ricevitori in città fitte di grattacieli come New York.

Ultimiamo questo articolo con una breve schematizzazione delle prestazioni che può ottenere un moderno ricevitore sfruttando la GNSS e i Sistemi SBAS.

Prestazioni Gps e WAAS monitorate e misurate dal FAA WAAS Test Team
Prestazioni del GPS e WAAS monitorate e misurate dal FAA WAAS Test Team.

In merito all’accuratezza finale possiamo affermare:

  • Accuratezza Orizzontale GPS originario 36 metri circa.
  • Accuratezza Orizzontale GNSS dell’ordine di qualche metro.
  • Accuratezza Orizzontale GNSS + SBAS sotto il metro.

Per le accuratezze verticali diciamo che l’ordine di accuratezza attuale è quasi paragonabile a quella orizzontale e differisce al più di qualche decina di centimetri.

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