Guinguette Marais Poitevin

A. Il GPS è composto da tre segmenti: la costellazione di satelliti, la rete di controllo a terra e le apparecchiature dell’utente. La costellazione di satelliti comprende i satelliti in orbita terrestre media che forniscono i segnali di distanza e i messaggi di dati di navigazione alle apparecchiature dell’utente. La rete di controllo a terra segue e mantiene la costellazione di satelliti monitorando la salute del satellite e l’integrità del segnale e mantenendo la configurazione orbitale del satellite. Inoltre, la rete di controllo a terra aggiorna anche le correzioni dell’orologio del satellite e le effemeridi, nonché numerosi altri parametri essenziali per determinare la posizione, la velocità e il tempo dell’utente (PVT). L’attrezzatura dell’utente riceve i segnali dalla costellazione di satelliti e calcola il PVT dell’utente. Maggiori dettagli su ciascuno dei suddetti segmenti GPS sono forniti di seguito.

Costellazione di satelliti GPS:

La costellazione di satelliti di base consiste di 24 satelliti posizionati in sei piani orbitali centrati sulla terra con quattro satelliti operativi e uno slot per satelliti di riserva in ogni piano orbitale. Il periodo orbitale di un satellite GPS è la metà di un giorno siderale o 11 ore e 58 minuti. Le orbite sono quasi circolari ed equamente distanziate intorno all’equatore ad una separazione di 60 gradi con un’inclinazione di 55 gradi rispetto all’equatore. Il raggio orbitale (cioè la distanza dal centro di massa della terra al satellite) è di circa 26.600 km.

Con la costellazione di satelliti di base, gli utenti con una visione chiara del cielo hanno un minimo di quattro satelliti in vista. È più probabile che un utente veda da sei a otto satelliti. I satelliti trasmettono i segnali di ranging e i dati di navigazione permettendo agli utenti di misurare i loro pseudorange per stimare la loro posizione, velocità e tempo, in una modalità passiva, di solo ascolto.

Ground Control Network:

Al cuore della Ground Control Network c’è la Master Control Station (MCS) situata alla Schriever (precedentemente chiamata Falcon) Air Force Base vicino a Colorado Springs, Colorado. La MCS gestisce il sistema e fornisce funzioni di comando e controllo per la costellazione di satelliti.

I satelliti in orbita sono continuamente monitorati da sei stazioni monitor USAF sparse per il mondo in longitudine: Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein, Hawaii, Cape Canaveral e Colorado Springs. Le stazioni di monitoraggio formano la componente di raccolta dati della rete di controllo. Una stazione monitor effettua continuamente misure di pseudorange per ogni satellite in vista. Ci sono due orologi al cesio riferiti al tempo del sistema GPS in ogni stazione di monitoraggio. Le misure di pseudorange fatte ad ogni satellite in vista dal ricevitore della stazione di monitoraggio sono usate per aggiornare la stima precisa della stazione di controllo principale della posizione in orbita di ogni satellite.

Apparecchiature dell’utente:

Le apparecchiature dell’utente, spesso indicate come “ricevitori GPS”, catturano ed elaborano i segnali in banda L dai satelliti in vista per il calcolo della posizione, della velocità e del tempo dell’utente.

A. I ricevitori GPS raccolgono i segnali dai satelliti in vista. Visualizzano la posizione, la velocità e il tempo dell’utente, come necessario per le loro applicazioni marine, terrestri o aeronautiche. Alcuni visualizzano dati aggiuntivi, come la distanza e il rilevamento di waypoint selezionati o carte digitali.

Il concetto di funzionamento del GPS si basa sulla misurazione dei satelliti. Gli utenti determinano la loro posizione misurando la loro distanza dal gruppo di satelliti nello spazio. I satelliti agiscono come punti di riferimento precisi.

Ogni satellite GPS trasmette un segnale di posizione e tempo preciso. Il ricevitore dell’utente misura il ritardo del segnale per raggiungere il ricevitore, che è la misura diretta della distanza apparente (chiamata “pseudorange”) dal satellite. Le misure raccolte simultaneamente da quattro satelliti sono elaborate per risolvere le tre dimensioni della posizione (latitudine, longitudine e altitudine) e del tempo. Le misure di posizione sono nel sistema di riferimento geodetico mondiale WGS-84, e il tempo è rispetto a un riferimento comune mondiale U.S. Naval Observatory Time (USNO).

A. Il GPS è di proprietà e gestito dal governo degli Stati Uniti come risorsa nazionale. Il DOD è lo “steward” del GPS, e come tale, è responsabile del funzionamento del sistema in conformità con le specifiche del segnale. Il National Space-Based Positioning, Navigation, and Timing (PNT) Executive Committee è stato istituito da una direttiva presidenziale nel 2004 per consigliare e coordinare i dipartimenti e le agenzie federali su questioni riguardanti il Global Positioning System (GPS) e i sistemi correlati. Questo comitato ha sostituito l’Interagency GPS Executive Board (IGEB), che ha supervisionato le questioni di politica GPS dal 1996 al 2004. Il comitato esecutivo è presieduto congiuntamente dai vice segretari della Difesa e dei Trasporti. I suoi membri includono funzionari di livello equivalente dei Dipartimenti di Stato, Commercio e Sicurezza Nazionale, i Capi di Stato Maggiore e la NASA. I componenti dell’ufficio esecutivo del presidente partecipano come osservatori al comitato esecutivo, e il presidente della FCC partecipa come collegamento.

Il Dipartimento della Difesa è tenuto per legge a “mantenere un servizio di posizionamento standard (SPS) (come definito nel piano federale di radionavigazione e nella specifica del segnale del servizio di posizionamento standard) che sarà disponibile su base mondiale e continua” e “sviluppare misure per prevenire l’uso ostile del GPS e dei suoi ampliamenti senza disturbare o degradare indebitamente gli usi civili”. Questi requisiti rigorosi e gli attuali sistemi di potenziamento dovrebbero effettivamente rendere l’uso del sistema del DOD trasparente per l’utente civile. (Nota: ci saranno necessariamente dei test localizzati del sistema da parte dei team militari e di sviluppo, ma i test cadranno sotto le rigide linee guida di notifica degli utenti della sicurezza della vita come la Guardia Costiera e la FAA).

Il trasporto degli Stati Uniti, la sicurezza pubblica, l’economia, la scienza, i tempi e altri utenti si affidano ampiamente al GPS. Nell’aviazione e nel trasporto marittimo, il GPS è usato per la navigazione “safety of life” ed è un sistema critico per queste applicazioni. Il DOD è l’amministratore del sistema, responsabile di mantenere le specifiche del segnale; il PNT fornisce la supervisione della gestione per assicurare che le esigenze civili e militari siano adeguatamente bilanciate.

A. I satelliti GPS operano in orbite circolari di 10.900nm (20.200km) di 12 ore con un’inclinazione di 55 gradi. Non sono in orbita geostazionaria.

A. Il segnale GPS di base è accurato nel peggiore dei casi fino a circa 100 metri laterali e 140 metri verticali ovunque sulla terra. Il GPS, come fornito agli utenti civili, sembra essere accurato quanto il servizio più accurato fornito dal VOR/DME, cioè gli avvicinamenti non di precisione. Va notato che l’accuratezza del VOR degrada man mano che ci si allontana dall’aiuto alla navigazione. L’accuratezza del GPS è basata sullo spazio, e quindi non è limitata dalle apparecchiature di terra. Il segnale GPS di base non è accurato come gli ILS esistenti; tuttavia, aumentato da WAAS e GBAS, il GPS sarà in grado di fornire una capacità di avvicinamento di precisione (CAT-I con WAAS e progredendo verso CAT-II/III con GBAS).

A. Sì, uno dei componenti principali della modernizzazione del GPS è l’aggiunta di due nuovi segnali di navigazione per uso civile. Questi segnali saranno in aggiunta al servizio civile esistente trasmesso a 1575.42 MHz (L1). Il primo di questi nuovi segnali sarà un nuovo codice civile, chiamato L2C, che sarà aggiunto sulla portante L2 esistente, situata a 1227.60 MHz. Sarà disponibile per un uso generale in applicazioni non critiche per la sicurezza. Il satellite Block IIR-M, il primo ad aggiungere questa capacità è stato lanciato il 25 settembre 2005. Un terzo segnale civile, situato a 1176.45 MHz (L5), sarà fornito inizialmente sui satelliti GPS Block IIF a partire dal 2007, e continuerà con i satelliti Block III il cui lancio è previsto a partire dal 2012. Questo nuovo segnale L5 è protetto in tutto il mondo per l’uso di radionavigazione aeronautica, e sosterrà le applicazioni di sicurezza dell’aviazione. L’aggiunta di L5 renderà il GPS un servizio di radionavigazione più robusto per molte applicazioni aeronautiche, così come per tutti gli utenti a terra (marittimi, ferroviari, di superficie, marittimi, agricoli, ricreativi, ecc.)

Al ritmo attuale di rifornimento dei satelliti GPS, tutti e tre i segnali civili (L1-C/A, L2C, e L5) saranno disponibili per la capacità operativa iniziale entro il 2012, e per la piena capacità operativa entro il 2015 circa. Per ulteriori informazioni sulle attività di modernizzazione del GPS, visitate la nostra pagina sulla modernizzazione del GPS e http://pnt.gov

A. I segnali satellitari GPS, come qualsiasi altro segnale di navigazione, sono soggetti a qualche forma di interferenza. La FAA sta lavorando attivamente con il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e altre agenzie governative statunitensi per individuare e mitigare questi effetti e fare in modo che il GPS e tutti i relativi sistemi di potenziamento siano disponibili per operazioni di aviazione sicure. Come per tutti gli aiuti alla navigazione, l’interferenza, sia intenzionale che non intenzionale, è sempre una preoccupazione. Un certo numero di metodi per minimizzare l’interferenza sono stati identificati e testati e altri sono in fase di studio. La FAA sta anche lavorando per assicurarsi che i sistemi di incremento rilevino e mitighino questi effetti.

A. Come per tutti gli aiuti alla navigazione, l’interferenza a radiofrequenza (RFI), involontaria o intenzionale, è sempre una preoccupazione. La FAA sta valutando diversi sistemi di rilevamento delle interferenze GPS, che determineranno la direzione e la fonte dell’interferenza GPS. La FAA sta anche lavorando con il DOD e altre agenzie per assicurarsi che i sistemi di aumento del GPS rilevino e attenuino gli effetti delle interferenze.

A. Questa non è una semplice risposta sì/no. La risposta è che dipende dalle esigenze di servizio di ogni utente o autorità aeronautica. Per molti paesi, il GPS fornisce una capacità migliore dei sistemi esistenti a terra o della loro mancanza. Tuttavia, per altri paesi con grandi infrastrutture, il segnale GPS non soddisfa i requisiti di precisione, integrità, disponibilità e continuità critici per la sicurezza del volo. I miglioramenti al Global Positioning System (GPS) come il Wide Area Augmentation System (WAAS) e il Ground Based Augmentation System (GBAS) forniscono le correzioni necessarie per soddisfare i requisiti di sicurezza del volo.

A. La FAA sta sviluppando il Wide Area Augmentation System (WAAS) e il Ground Based Augmentation System (GBAS). Entrambi i sistemi di incremento si concentrano sulle stesse preoccupazioni: integrità, disponibilità e precisione.

A. DGPS raggiunge una maggiore precisione in quanto i ricevitori di riferimento e dell’utente sperimentano entrambi errori comuni che possono essere rimossi dall’utente. In genere si realizzano errori di posizione inferiori a 10 metri.

Nella forma base di DGPS, la posizione di un ricevitore di riferimento in una stazione di monitoraggio o di riferimento è rilevato in, cioè, la sua posizione è nota con precisione. Il ricevitore utente dovrebbe essere a non più di circa 300 miglia di distanza dal ricevitore di riferimento che effettua misure di pseudorange, proprio come farebbe qualsiasi ricevitore utente. Tuttavia, poiché il ricevitore di riferimento conosce accuratamente la sua posizione, può determinare le “distorsioni” nelle sue misure di pseudorange. Per ogni satellite in vista del ricevitore di riferimento, queste distorsioni sono calcolate differendo la misura di pseudorange e la gamma geometrica satellite-ricevitore di riferimento. Queste distorsioni subite nel processo di misurazione dello pseudorange includono gli errori derivanti dal ritardo ionosferico, il ritardo troposferico, e l’offset dell’orologio del satellite dal tempo GPS. Per le applicazioni in tempo reale, la stazione di riferimento trasmette queste distorsioni, chiamate correzioni differenziali, a tutti gli utenti nella zona di copertura della stazione di riferimento. Gli utenti incorporano queste correzioni per migliorare la precisione della loro soluzione di posizione.

Per il DGPS locale di base (LADGPS) le soluzioni di posizione degli utenti più lontani dalla stazione di riferimento sono meno accurate di quelle più vicine alla stazione di monitoraggio perché gli errori di misurazione dello pseudorange tendono ad essere spazialmente correlati. Questa perdita di precisione dovuta alla decorrelazione spaziale può essere migliorata con tecniche più sofisticate che rientrano nella voce di DGPS ad ampio raggio (WADGPS) come WAAS.