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Hardware - GPS 

I Sistemi di Posizionamento Globale (GPS)

WAAS, EGNOS, MSAS, A-GPS

Le sigle WAAS, EGNOS, MSAS e A-GPS indicano dei sistemi di correzione che permettono di aumentare la precisione nel posizionamento. In particolare le prime tre si riferiscono ad un sistema satellitare, l'ultima invece si riferisce ad un sistema terrestre che utilizza altre fonti per migliorare il posizionamento.

 
WAAS, EGNOS, MSAS: acronimi rispettivamente di Wide Area Augmentation System, European Geostationary Navigation Overlay Service e Multi-functional Satellite Augmentation System, rappresentano un sistema di correzione differenziale composto da satelliti geostazionari e da una rete di stazioni GPS a terra. Le stazioni a terra ricevono i normali segnali dalla costellazione GPS, elaborano l'errore e trasmettono i parametri di correzione ai satelliti geostazionari, questi li inviano ai ricevitori sulla frequenza di trasmissione L1.

Stazioni di Terra EGNOS
Stazioni di Terra EGNOS

In questo modo è possibile ottenere precisioni di posizionamento che si avvicinano ai 2 metri, a seconda della qualità della configurazione dei satelliti nel momento della misura.

I tre sistemi si differenziano solo per le aree di copertura, il sistema WAAS è attivo nel continente americano, il sistema EGNOS in Europa e il sistema MSAS in estremo oriente.

 waas_egnos_msas
Copertura dei sistemidi correzione WAAS, EGNOS, MSAS

Gli Id dei satelliti WAAS/EGNOS sono quelli da 33 a 51, il sistema EGNOS in particolare trasmette il satellite AOR-E con ID 33 ed il satellite IOR con ID 44.

A-GPS: acronimo di Assisted GPS è una tecnologia che serve per abbattere i tempi di fix (posizionamento), il sistema si basa sull'integrazione tra le informazioni gps e quelle derivate dalle celle della telefonia mobile. Ogni cella del sistema di telefonia mobile ha una posizione fissa ed è quindi possibile conoscere gli ID dei satelliti visibili in corrispondenza della cella a cui lo smartphone è connesso, in questo modo il terminale dotato di A-GPS tramite la rete di telefonia fa una richiesta ad un server (Assisted Server) il quale conoscendo la cella di telefonia a cui è connesso l'utente, fornisce i parametri di posizione.

Questa tecnologia è particolarmente utile nei casi di "canyon urbani" dove l'orizzonte è molto ristretto a causa della presenza di palazzi molto alti o in strade molto strette (Venezia).

A-GPS
Schema A-GPS

Numero di canali in antenne GPS 

Il numero di canali identifica il numero di "porte" che un ricevitore ha a disposizione e può assegnare ai diversi satelliti, attraverso queste porte il segnale radio proveniente da uno dei satelliti della costellazione GPS arriva al processore che lo può decodificare.

FIX
Fix- In verde i satelliti agganciati dall'antenna,

il GPS in oggetto è a 12 canali come si vede dal
numero di satelliti "visti" dall'antenna, il numero
Interno al cerchio si riferiscea all'ID del satellite

Ogni canale quindi è dedicato alla connessione tra l'antenna GPS e il satellite che in quel momento è visibile sull'orizzonte, il canale quindi risulterà occupato da quel determinato satellite fino a che non uscirà dalla visibilità dell'antenna e lascerà il canale libero ad un altro satellite visibile.

 

La costellazione GPS è composta da 24 satelliti orbitanti su 6 piani orbitali, quindi in un ricevitore sarebbero necessari "solo" 24 canali, ma una maggior quantità permette la ricezione dai satelliti geostazionari (WAAS, EGNOS, MSAS) per migliorare il posizionamento e una maggiore velocità di fix (in particolare di cold start come vedremo più avanti).

Attenuazione del segnale

Nelle schede tecniche dei dispositivi è presente un valore, spesso definito di "sensibilità", del tipo: -157dBm. Questo numero si riferisce al valore di attenuazione ovvero alla "perdita di segnale" causata dall'assorbimento interno. I valori sono negativi e sono espressi in decibel milliwatt dBmw ( abbreviata dBm). La scala è logaritmica, quindi per confrontare due valori è necessario convertirli in Watt, l'operazione può essere effettuata online qui.

Tempo di acquisizione (FIX)

E' il tempo che il ricevitore impiega a fornire il primo posizionamento; i valori forniti sono 3 (C/H/R) espressi in secondi e sono relativi a:

Acquisizione a freddo (Cold) – dopo almeno 7 ore di inattività dell'antenna

Acquisizione a caldo (Hot) – breve periodo (1h)

Ri-acquisizione (R) – tempo che intercorre in caso di temporanea perdita di segnale ad esempio percorrendo una galleria senza spegnimento dell'antenna.

Questi tempi dipendono anche dal numero di canali di cui è dotato il ricevitore.

 

Datalogger e Antenne GPS

Le antenne GPS sono degli strumenti in grado di captare il segnale radio emesso dai satelliti della costellazione GPS; connettendo le antenne tramite bluetooth a diverse tipologie di dispositivi (palmari, smartphone, notebook) è possibile visualizzare e registrare la propria posizione o traccia (in caso di spostamento) con degli appositi software. I datalogger GPS sono dispositivi che integrano un'antenna GPS e sono in grado di registrare in modo indipendente un percorso (trackpoint) o dei punti (waypoint), differiscono dalle antenne solo per la capacità di memorizzare i dati che ricevono e possono farlo autonomamente senza un secondo dispositivo. I datalogger possono funzionare anche nella sola funzione di antenna.

Personal/Vehicle Tracker (datapuller)

In questa categoria ricadono degli strumenti composti da antenne GPS e sistemi di comunicazione GSM/GPRS. Questi strumenti sono in grado di registrare la propria posizione e trasmetterla tramite connessione GSM/GPRS (sfruttando quindi l'infrastruttura della telefonia mobile) a un server remoto che la visualizza in tempo reale su una mappa o un globo virtuale.

Foto/Video

Recentemente si è avuta l'integrazione di fotocamere/videocamere con antenne GPS, in questo modo è possibile registrare automaticamente sulla fotografia/video la posizione esatta in cui questi sono stati realizzati.
 

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