orologi replica

GPS - descrizione
GPS è la sigla di:
NAVSTAR-GPS,
GPS per esteso: “NAVigation
Satellite Time And Ranging - Global Positioning
System”
● Nasce nel 1973 negli USA su progetto della US Navy,
successivamente sviluppato per opera del DIPARTIMENTO
DELLA DIFESA
● come sistema di posizionamento in tempo reale per “veicoli”
militari in navigazione (evoluzione del Sistema Transit)
● Il sistema attualmente è gestito dal DoD (Department of
Defence) e dall’NCA (National Command Authority)
STRUTTURA:
1) Sezione spaziale
2) Sezione di controllo
3) Sezione utenza
1
Satelliti
● 24 satelliti su 6 piani orbitali inclinati di
55°sul piano equatoriale
● orbite quasi circolari
● piani orbitali intervallati di 60°
● quota dei satelliti: circa 20.200 Km
● periodo orbitale: 12 ore siderali (11h
58’ di tempo solare medio)
● ogni giorno si ripresenta la stessa
costellazione con 4 minuti di anticipo
● per ogni osservatore dalla terra ogni
satellite è in vista per circa 5 ore su 12
● la geometria della costellazione è
studiata in modo che almeno 4 satelliti
siano sempre contemporaneamente
visibili da ogni parte della terra
2
Satelliti
● ATTIVI: cioè dotati di batterie e generatori (pannelli solari di 7,25 mq);
● trasmettono onde elettromagnetiche in continuo;
● memorizzano le informazioni inviate dalle SEZIONE DI CONTROLLO;
● capaci di mantenere un segnale di tempo molto accurato;
● possono eseguire manovre di correzione d’orbita con razzi guidati dalla
SEZIONE DI CONTROLLO;
3
Sezione di controllo
5 stazioni di monitoraggio :
● equidistanziate su una fascia equatoriale
● in posizione nota con elevata precisione
● dotate di un sofisticato ricevitore GPS che capta con continuità i
segnali emessi dai satelliti
● equipaggiate con un orologio atomico di alta stabilità
● dotate di stazione meteorologica per valutare l’effetto troposferico
una
tre
STAZIONE PRINCIPALE DI
CONTROLLO
E CENTRO DI CALCOLO
DOTATE DI ANTENNA
PER INVIARE
MESSAGGI AI SATELLITI
+una STAZIONE DI “BACKUP”
4
Sezione di controllo
controllare l’efficienza complessiva del sistema
controllare lo stato degli orologi
controllare l’orbita di ciascun satellite e determinare i nuovi parametri
comunicare ai satelliti i parametri della loro nuova orbita, le correzioni
degli orologi e i dati sul modello ionosferico
● comandare gli spostamenti ai satelliti che si trovano troppo lontani dalla
loro orbita normale
●
●
●
●
CONTROLLO DELLE ORBITE:
● tutte le stazioni inviano i dati raccolti alla MASTER
● i dati relativi all’ultima settimana vengono compensati ai minimi quadrati
Effemeridi di riferimento
● le effemeridi di rifer,. vengono controllate con i dati delle ultime 24 ore
● vengono calcolate le correzioni degli orologi e le
Effemeridi prodotte
● questi dati sono inviati ai satelliti che li memorizzano (almeno una volta
al giorno)
5
Utenza del GPS
costituita da tutti gli utilizzatori militari e civili
ogni utente deve possedere un ricevitore (o più di
uno) le cui parti essenziali sono:
antenna
orologio atomico
generatore di codici modulati: C/A, P, Y
apparato di memorizzazione dati
ricevitore capace di captare una o entrambe le frequenze
emesse dai satelliti (L1, L2)
visore e tastiera (o la possibilità di trasmettere tramite porte)
computer integrato nel sistema
apparato di alimentazione
6
Tipologia di ricevitori
Strumenti per “navigazione”
Fanno solo misure di CODICE
anche molto piccoli, in genere con pochi canali
possono essere integrati in altri sistemi
Strumenti “geodetici”
POSSIBILITÀ DI ESEGUIRE MISURE DI FASE
molti canali doppi (circa 100) per dedicarne uno ad
ogni frequenza di ogni satellite
possibilità di memorizzare grandi quantità di dati
7
Principio del metodo
Consente di determinare la posizione di un qualsiasi punto sulla superficie
terrestre e fino a quote di qualche decina di Km, in qualsiasi istante, e con
qualsiasi condizione atmosferica, purché sia visibile un numero sufficiente di
satelliti
Conoscendo l’equazione di moto dei satelliti, e quindi la loro posizione rispetto ad
un riferimento cartesiano, si misurano all’istante ti le distanze dal ricevitore di 3
satelliti
MISURA DELLA DISTANZA
Il satellite invia un segnale che contiene
l’istante tp della sua partenza, quando giunge
al ricevitore questo misura l’istante tr di
ricezione:
Z
P
Y
X
tr - tp = ∆t
(tempo impiegato dall’onda per
percorrere il tratto satellite-ricevitore)
d = ∆t c
(distanza)
∆t incerto, c incerta → d = pseudo range ρ
8
Struttura del segnale
frequenza fondamentale dell’oscillatore
frequenza onde
portanti λ = c / f
L1 =154 f0 = 1575.42 MHz λ=19 cm
segnali binari modulati sulle onde
portanti (Pseudo Random Noise – PRN)
frequenza di trasmissione
lunghezza di un bit(onda quadra)
lunghezza di un codice
durata di un codice
f0 =10.23 MHz
L2 =120 f0 = 1227.60 MHz λ=24 cm
C/A corse aquisition
P precision Y (crittografato)
AS (ANTI SPOOFING)
1.023 M bps (Mega bit al
secondo), = f0/10
10.23 M bps (Mega bit al
secondo), = f0
300 m
30 m
1023 bits
235.469.592.765.000 bits
1 millisecondo
266d 9h 45m 55.5s
Permette la misura della distanza satellite- ricevitore con una
precisione tale che, considerando anche le altre cause d'errore,
porta ad una determinazione in tempo reale con precisione
di alcuni metri (4÷8 o peggiore)
del metro (o peggiore)
possibile la replica
impossibile la replica
9
Struttura del segnale
Sulla portante L1 è modulato il codice P
Su una versione della L1 sfalsata di 90°è modulato il codice C/A
Sulla portante L2 è modulato il codice P
portante
stato del codice
onda modulata
+1
-1
si moltiplica la portante per lo
stato del codice, ogni passaggio
da +1 a -1 o viceversa provoca
uno spostamento di 180°, cioè
la sinusoide viene capovolta
Le due le portanti L1 e L2 sono modulate da un altro codice binario (+1,-1) a bassa
frequenza (50 Hz, 50 bit al secondo) costituito da 1500 bit che costituisce il “MESSAGGIO
DI NAVIGAZIONE” della durata di 30”, contiene:
coefficienti correttivi dell’orologio del satellite
dati orbitali (effemeridi trasmesse) estrapolate: BROADCAST EPHEMERIDES (5÷10 m)
almanacco = informazioni sulla costellazione
salute dei satelliti (HEALTH); effemeridi approssimate; stati degli orologi
URA (User Range Accuracy) errore con cui il satellite influenza lo PSEUDO-RANGE in
relazione alla SA
10
Uso dei codici
Ogni satellite ha un codice diverso da tutti gli altri che permette la sua identificazione
Codici binari (+1,-1) una sequenza che si ripete identica dopo un intervallo di tempo
determinato
PSEUDO RANDOM (pseudo casuale): il codice è generato da un algoritmo matematico
progettato in modo che +1 e -1 si susseguono in modo quasi casuale, cosicché in un
campione numeroso vi sono quasi un ugual numero di +1 e -1. Questo serve perché
l’accoppiamento del codice TRASMESSO con la sua REPLICA presente nel ricevitore si
effettua valutando la somma dei prodotti (istante per istante) dei due codici:
(-1)(-1)=(+1)(+1)=+1 (-1)(+1)=(+1)(-1)=-1
codice generato
dal ricevitore
codice che arriva
al ricevitore dal SV
+1
-1
- - - - - + + ++++ - - + + - - -+ + + - - t1
∆t
+1
-1
codici non in fase:
somma→
→0
codici in fase:
somma massima
t2
è possibile traslare il codice del ricevitore fino a portarlo in fase (valore di massima
correlazione) e misurare il ∆t = tempo impiegato dall’onda per percorrere la
distanza SATELLITE-RICEVITORE
11
Misure di pseudo-range
Pseudo-range = distanza affetta da un errore sistematico dovuto alla non perfetta
sincronizzazione degli orologi del satellite e del ricevitore e ai ritardi causati dall’atmosfera
EQUAZIONE FONDAMENTALE:
d = ∆t c
S
Z
r
essendo:
r = ( X S , YS , Z S )
P
R = ( X P , YP , Z P )
O
d = r − R = ( X S − X P )2 + (YS − YP )2 + (ZS − ZP )2
EQUAZIONE GENERATRICE
r-R
R
Y
X
MISURATO
STIMATE
(XS-XP)2+(YS-YP)2+(ZS-ZP)2 = c ∆t + c(dt-dT)+KI+KT
NOTI
INCOGNITI
TRASCURATO
COSTANTE
4 incognite (trascurando dt) solubile con almeno 4 sat. visibili contemporaneamente,
con più satelliti si compensano le osservazioni in accordo alla teoria degli errori
12
Errori dello pseudo-range
ERRORI DOVUTI AI SATELLITI
di posizione del satellite (Effemeridi
broadcast)
effemeridi precise a posteriori
Sistematico!
sincronizzazione degli orologi di bordo
non eliminabile ma trascurabile
Sistematico!
stato di salute dei satelliti
eliminare il satellite malato
geometria dei satelliti (PDOP - Position Diluition Of Precision), numero puro
inversamente proporzionale al volume di una piramide, migliore se piccolo,
moltiplicato per URA da l’errore in metri
PDOP = determinazione
HDOP = planimetria
VDOP = quota
GDOP = determin. + tempo
scegliere sessioni con buon PDOP
R
ERRORI DOVUTI AI RICEVITORI
stabilità dell’oscillatore
imperfetto allineamento dei codici dovuto all’elettronica del ricevitore = ERRORE
INTRINSECO DI MISURA , 1% della lunghezza del codice: C/A = 3 ; P = 0,3 m
13
Errori dello pseudo-range
ERRORI DOVUTI ALL’ATMOSFERA
400 km
ionosfera
50 km
♦ divergenza ionosferica (da 50
a 400 Km); il segnale subisce
un ritardo proporzionale al
numero di elettroni liberi
presenti nella ionosfera
(dipende dall’attività solare); il
ritardo è inversamente
proporzionale al quadrato
della frequenza della portante
20 km
troposfera
0 km
• valutare l’effetto con un modello medio considerando L1 e L2
• combinare le due frequenze per avere misure prive di effetti ionos.
• Quasi sistematico!
14
Errori dello pseudo-range
♦ ritardo troposferico (dal suolo a 20 Km) legato agli elementi fisici
della troposfera: temperatura, pressione e contenuto di vapor acqueo
• valutare l’effetto con un modello
• tarare un modello con i dati meteo misurati (può essere pericoloso usare i dati
al suolo)
• Quasi sistematico!
LIMITAZIONI INTENZIONALI DELLA PRECISIONE
– SA (Selective Availability) disponibilità selettiva: introduce
errori nei dati di posizionamento orbitale e di tempo trasmessi
dai satelliti; attiva saltuariamente dal 1994; interessa i satelliti
del blocco II: URA 32 (User Range Accuracy) errore di misura
per l’utente; eliminata il 1.05.2001
– AS (Anti Spoofing) anti truffa: codice P crittografato che
diventa Y, la decodifica è possibile solo per utenti in possesso
della chiave di lettura
15
Misure di fase
ammettiamo che gli orologi del satellite e del ricevitore siano perfettamente
sincronizzati con il tempo GPS, e quindi all’istante T(GPS) segnino ambedue il
tempo T
all’istante T1, quando l’onda generata dal ricevitore è in fase 0, il il ricevitore
misura la fase dell’onda che gli giunge dal satellite
fotografando al situazione all’istante T1: l’onda del satellite è in fase 0 al satellite,
e nel tratto satellite-ricevitore ha un numero intero di cicli (NT1= AMBIGUITÀ) più
una frazione di ciclo (la distanza satellite-ricevitore DT1 all’istante T1 non sarà in
generale un multiplo intero di λ)
DT1 = NT1 λ + ∆λT1
la misura di fase è intrinsecamente molto
precisa rispetto allo pseudo-range: con la
regola empirica del 1% della lunghezza
d’onda si ricava un errore nella
determinazione della fase di circa 2 mm
(150 volte minore del codice P)
D T1 N T1
λ
λ
∆λT1
R
16
Misure di fase
La fase ΦT1 misurata all’istante T1 dal ricevitore può essere espressa in
funzione della distanza DT1 = rT1 − R
S
Z
r
DT1 = N T1 ⋅ λ + ∆λT1
r-R
P
O
R
Y dividendo per
c
λ=
F
si ha
X
∆λT1 = DT1 − N T1 ⋅ λ
F
Φ T1 = DT1 ⋅ − N T1
c
per il satellite:
T − t S = ∆t S
per il ricevitore:
T − t R = ∆t R
gli orologi però non sono sincronizzati, quindi:
F
Φ T1 = DT1 ⋅ − N T1 + (∆t S + ∆t R ) ⋅ F
c
tenendo conto delle modificazioni indotte dalla TROPOSFERA e dalla IONOSFERA
Φ T1 = DT1 ⋅
F
F
− N T1 + (∆t S + ∆t R ) ⋅ F + ( K ION + K TROP ) ⋅
c
c
17
Misure di fase
S
Z
r
Φ T1 = DT1 ⋅
r-R
F
F
− N T1 + (∆t S + ∆t R ) ⋅ F + ( K ION + K TROP ) ⋅
c
c
P
O
R
Y
3 incognite di posizione, 1 inc. ∆tr, 1 inc. N, 1 inc. ∆ts , …
X
questa relazione per le incognite che contiene non porta alcun vantaggio nella
determinazione istantanea:
n satelliti, 3 inc. pos., 1 inc. ∆tr, n inc. N, n inc. ∆ts , …
No tempo reale?
↓
1 sat. e due misure di fase a T1 e T2
18
Misure di fase a T1 e T2
all’istante
T2 il ricevitore fa una seconda misura di fase; l’onda in fase 0 al satellite, NT2 cicli
interi, più una frazione di ciclo:
T1
Φ T2 = DT2 ⋅
F
F
− N T2 + ( ∆t S + ∆t R ) ⋅ F + ( K ION + K TROP ) ⋅
c
c
T2
NT1
λ
N T2
1
N T2T
ΦΤ1
R
ΦΤ2
• durante l’intervallo (T2 - T1) il
satellite emette un numero di
onde (NT2T1) calcolabile in
funzione del tempo
• il ricevitore nell’intervallo (T2 T1) conta il numero (nT2T1) di cicli
interi che gli arrivano
NT2 = NT1+ NT2T1 - nT2T1
2
n T1T N T1
in tutto il periodo in cui il satellite è visibile si eseguono
misure con una sola AMBIGUITÀ (NT1), incognita iniziale;
se però si verifica una interruzione della ricezione,
anche brevissima (CYCLE SLIP = salto di ciclo), il contatore di cicli si azzera ed è
necessario iniziare da capo; ogni cycle slip introduce una nuova incognita!
19
Misure di fase a T1 e T2
Φ T2 = DT2 ⋅
(
)
F
F
− N T1 + N T2T1 − nT2T + (∆t S + ∆t R ) ⋅ F + ( K ION + K TROP ) ⋅
c
c
T1
T2
NT1
λ
La seconda misura di fase non
aggiunge incognite, perché, in
assenza di interruzioni resta
l’AMBIGUITÀ (NT1), incognita
iniziale
N T2
1
N T2T
ΦΤ1
R
2
ΦΤ2
n T1T N T1
Con le stesse ipotesi semplificative delle
misure di codice (∆tS trascurabile, Kion e
Ktrop modellabili) 5 incognite X, Y, Z, ∆tR,
NT1: teoricamente 5 misure di fase, ma
la geometria …
No posizione assoluta?
↓
2 ric. P e R, 1 sat. e due misure di fase in P e R
20
Misure di fase da P e da R
Si
Tempo T1, satellite Si, ricevitore P
R
Φ
Si
P ,T1
=D
Si
P ,T1
P
F
F
Si
Si
Si
Si
⋅ − N P,T1 + (∆t + ∆t P ) ⋅ F + ( K ION + KTROP ) ⋅
c
c
[1]
Si
Tempo T1, satellite Si, ricevitore R
R
Φ
Si
R ,T1
=D
Si
R ,T1
P
F
F
Si
Si
Si
Si
[2]
⋅ − N R,T1 + (∆t + ∆t R ) ⋅ F + ( K ION + KTROP ) ⋅
c
c
21
DIFFERENZA SEMPLICE [1] – [2]
Si
Tempo T1, satellite Si,
ricevitori P e R
R
P
F
F
Si
Si
Si
Si
Φ = D ⋅ − N P,T1 + (∆t + ∆t P ) ⋅ F + ( K ION, P + KTROP, P ) ⋅
c
c
F
F
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Φ R,T1 = DR,T1 ⋅ − N R,T1 + (∆t + ∆t R ) ⋅ F + ( K ION, R + KTROP, R ) ⋅ =
c
c
F
F
Si
Si
Si
Si
Si
Si
DS = DP,T1 − DR,T1 ⋅ − N P,T1 + N R,T1 + (∆tP − ∆t R ) ⋅ F + K ION,TROP ⋅
c
c
Si
P ,T1
Si
P ,T1
(
Si
K ION
, TROP
)
Si
= K ION
= 0 per P ≡ R
≈ 0 per P ≈ R
,P
Si
− K ION
,R
Si
+ K TROP
,P
Si
− K ION
,R
-
ELIMINATO ∆ts
-
PRATICAMENTE ELIMINATE INC. IONO E TROPO
22
(
DS = D
Si
Si
P ,T1
(
F
⋅ − N PSi,T1 + N RSi,T1 + (∆t P − ∆tR ) ⋅ F
c
[3]
Tempo T1, satellite Sj, ricevitori P e R
DS = D
Sj
)
−D
Si
R ,T1
Sj
P ,T1
−D
Sj
R ,T1
)
F
S
S
⋅ − N P,jT1 + N R,jT1 + (∆tP − ∆t R ) ⋅ F
c
[4]
Sj
Si
R
P
DIFFERENZA DOPPIA [3] – [4]
(
DDT1 = D
Si
P ,T1
−D
Si
R ,T1
−D
Sj
P ,T1
+D
Sj
R ,T1
)
F
S
S
⋅ − N PSi,T1 + N RSi,T1 + N P,jT1 − N R,jT1
c
ELIMINATI ∆tP e ∆tR
23
MISURE DI FASE A T2
Sj
Si
(
= (D
) Fc − N
)⋅ Fc − N
DDT1 = DPSi,T1 − DRSi,T1 − DP,jT1 + DR,jT1 ⋅
R
P
DDT2
Si
P ,T2
DDT1 − DDT2 = DT (differenza tripla) =
(
DDT2 = DPSi,T2 − DRSi,T2 − D
Sj
P ,T2
S
S
− DRSi,T2 − DP,jT2 + DR,jT2
S
S
Si
P ,T1
+ N RSi,T1 + N P,jT1 − N R,jT1
Si
P ,T2
S
S
+ N RSi,T2 + N P,jT2 − N R,jT2
S
(
S
)
F Si
S
S
S
S
DP,T1 − DRSi,T1 − DP,jT1 + DR,jT1 − DPSi,T2 + DRSi,T2 + DP,jT2 − DR,jT2 + N
c
+D
Sj
R ,T2
)
F
⋅ − NTOT
c
6 inc. di pos. Ass. = 3 inc. di pos.
relativa + 1 inc. di ambiguità totale
(1 numero intero)
questo calcolo viene eseguito in post-processing elaborando i due files dove sono
registrate le misure fatte da due ricevitori che hanno lavorato in contemporanea
questo metodo, possibile anche per grandi distanze (migliaia di Km) porta ad ottenere
delle “baselines” di notevole precisione: 10-6, 10-7 per distanze di decine di Km
24
GPS – POSIZIONAMENTO ASSOLUTO
R = INCOGNITA
ρi = MISURATA
ri = NOTA
R = ρ i - ri
25
GPS – POSIZIONAMENTO RELATIVO
ρij MISURATE= f(x,y,z,dt)
ri = known
B = R2 – R1
26
IL GPS FORNISCE:
1. Posizione geocentrica di singoli
ricevitori
2. Posizione relativa di ricevitori
contemporaneamente osservanti gli
stessi satelliti
accuratezza (2) ~ 100 volte migliore di
accuratezza (1)
27
GPS
Impiego
28
Metodi a bassa precisione
● danno posizioni ASSOLUTE
● in tempo reale
● con bassa precisione
utilizzano solo il codice
POINT POSITIONING
● un solo strumento anche molto semplice e poco costoso
● determina in tempo reale la posizione ASSOLUTA del ricevitore con misure di
PSEUDORANGE, aggiorna continuamente la posizione
● errore con il codice C/A: meno di 10 m
● adatto per navigazione
● può essere utilizzato per rilievi forestali, geologici ecc.
● non adatto per rilievi topografici di precisione
DIFFERENTIAL PSEUDORANGE
● almeno una coppia di strumenti capaci dimemorizzare dati: BASE e ROVER
● gli strumenti lavorano in contemporanea: BASE fissa su un punto noto, ROVER
occupa successivamente i punti da determinare stazionando per tempi molto brevi
● il ROVER corregge i POINT- POSITIONING con le indicazioni della BASE a posteriori
o in tempo reale (radio)
● distanza BASE-ROVER fino a qualche centinaio di Km
● precisione: qualche metro lavorando con un buon PDOP
29
Matodi ad alta precisione
● danno posizioni
RELATIVE
● in tempo DIFFERITO (post-processing)
● con alta precisione
utilizzano codice e fase
TRASLOCAZIONE: almeno una coppia di strumenti a singola o doppia freq.
capaci di misure di fase e di memorizzazione dati
gli strumenti devono lavorare in contemporanea
minimo 4 satelliti osservabili
MODALITÀ STATICA
● strumenti fissi sui punti
● si possono fare anche basi molto lunghe (centinaia di Km)
● da il massimo della precisione: 1 cm + 1 ppm fino a 30, 40 Km
● tempo di osservazione dipende da: distanza, satelliti disponibili, precisione richiesta
● (es. con doppia frequenza, distanza 20 Km, si ottiene la precisione max con 1, 2 ore
● la precisione (e quindi il tempo) dipend. anche dalla qualità del software
● produttività:
STATICO RAPIDO
– basi non troppo lunghe, ricevitori doppia freq.
– tempi di osservazione: 10, 20 minuti
– basso settaggio epoche
30
Metodi ad alta precisione
MODALITÀ CINEMATICA
● un ricevitore resta fermo su un punto noto, l’altro si muove occupando
successivamente i punti incogniti con soste di pochi minuti
● lo strumento mobile deve essere “inizializzato” (e nuovamente “inizializzato”
ogni volta che si verificano CYCLE SLIPS)
● Minimo (per controllo) 5 satelliti (meglio 7 o più) con buon PDOP
● basso settaggio della frequenza di acquisizione (epoch)
CINEMATICO STOP & GO
– il ROVER si sofferma solo per qualche minuto
– indicato per rilievi di dettaglio
– precisione subdecimetrica
CINEMATICO CONTINUO
– il ROVER si muove anche su un mezzo
– ideale per rilevare traiettorie di mezzi in movimento, ferroviari, ecc.
– precisione decimetrica
CINEMATICO RTK
– con radio o GSM, correzione in tempo reale
– anche tracciamento
– precisione subdecimetrica
31
Metodologie di impiego
• Possibilità di invio correzione da satelliti per le telecomunicaz.
(Omnistar, LandStar, Skyfix)
• Possibilità di invio correzione da una rete di stazioni permanenti
RISULTATO: BASELINE = vettore nello spazio fra i centri di fase delle antenne
riferito al sistema cartesiano WGS84, misurato con grande precisione;
v
∆z
v
∆y
∆x
32
Metodologie di impiego
• Possibilità di invio correzione da satelliti per le telecomunicaz.
(Omnistar, LandStar, Skyfix)
• Possibilità di invio correzione da una rete di stazioni permanenti
RISULTATO: BASELINE = vettore nello spazio fra i centri di fase delle antenne
riferito al sistema cartesiano WGS84, misurato con grande precisione;
v
∆z
v
∆y
∆x
33
Procedura operativa
PROGETTAZIONE
non è necessaria intervisibilità fra i punti
non sono necessarie particolari geometrie
in alcuni casi non necessita ridondanza
preferire periodi con buon PDOP
se necessario il passaggio di sistema di riferimento collegare un numero
sufficiente di vertici noti e/o caposaldi di livellazione
UBICAZIONE DEI PUNTI
visibilità satellitare (ostacoli a NORD)
evitare multipath
evitare disturbi elettromagnetici
ESECUZIONE DELLE MISURE
tenere l’antenna orizzontale e sulla verticale del punto
misurare l’altezza dell’antenna
stazionare per il tempo previsto con margine di sicurezza
durante l’acquisizione verificare la bontà del rapporto segnale/rumore e la
continuità delle misure
34
Valutazione dei risultati
1.
2.
3.
TIPO DI SOLUZIONE
IONO FREE FLOAT (con ambiguità libere) - accettabile per basi molto lunghe
WIDE LANE FIXED (stima dell’ambiguità cercando di valutare gli effetti
ionosferici) - accettabile per basi lunghe
IONO FREE FIXED (fissate le ambiguità) - la migliore (normale per basi corte e
medie)
REFERENCE VARIANCE (VARIANZA DI RIFERIMENTO)
considerando le misure a disposizione è il rapporto fra la qualità prevedibile e
quella che si realizza
– deve essere prossima a 1 (1= previsioni rispettate)
– da 0.5 a 1: OK, risultato migliore del prevedibile
– da 1 a 3 ÷ 5 OK, leggermente peggiore
– > 6: possibilità di problemi (multipath, cycle slip ......)
RATIO (rapporto)
rapporto inverso fra l’errore dell’ultima soluzione e quello della precedente
– deve essere > 1,5 (>3 per basi molto corte)
– normalmente i software non accettano soluzioni con ratio minore di 1,5
CHIUSURE DEI POLIGONI
35
GNSS
GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM
GPS
GLONASS
GALILEO
COMPAS
36
GLONASS
“GLObalnaya NAvigasionnaya Sputnikovaya Sistema” è un sistema di radionavigazione satellitare, sviluppato dal Ministero della Difesa della Federazione
Russa.
24 satelliti;
posti su 3 orbite;
orbite intervallate di 120°;
8 satelliti per orbita;
Inclinazione dei piani orbitali: 64.8°;
Orbite quasi circolari con raggio 25.510 Km;
Tempo Glonass diverso dal tempo GPS
A differenza del GPS la modulazione del segnale è uguale per tutti i satelliti,
a variare è la frequenza del segnale:
• L1: 1602.5625 – 1615.5 MHz
• L2: 1246.4375 – 1256.5 MHz
Glonass non ha nessun degrado della precisione né crittografia dei segnali
37
GALILEO
Sistema di posizionamento multisatellitare europeo
Cofinanziato dall’ESA e dall’Unione
Europea al 50% (costo previsto 3.3 miliardi
di Euro per la realizzazione; per la
manutenzione 220 milioni di Euro all’anno)
Costellazione:
• 30 satelliti su 3 piani orbitali inclinati di 56º all’equatore;
• La definizione del progetto è cominciata nel 2000, lo
sviluppo del sistema e la messa in orbita era prevista nel
2008-2010;
• Il programma ha subito vari rallentamenti: ad oggi lanciati
solo 2 satelliti;
• Altezza prevista: 23616 km;
• Periodo: ~14h
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