GNSS augmentation: differenze tra le versioni

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Con '''Augmentation''' di un [[sistema di navigazione satellitare]] (GNSS) si intendono metodi che permettono un miglioramento delle caratteristiche del sistema quali accuratezza, continuità, integrità e disponibilità attraverso l'integrazione di informazioni esterne all'interno del processo di calcolo. Ci sono molti sistemi attualmente in uso (e ulteriori in sviluppo).

==Aircraft-based augmentation system - ABAS==

Nei primi anni '90 molti operatori aeronautici adottarono immediatamente il GNSS grazie alla disponibilità e relativamente economicità dei ricevitori [[GPS]]. Questi ricevitori erano un aiuto alla [[navigazione aerea]]. Si osservò subito i benefici di avere la capacità di una navigazione d'area globale ([[Navigazione d'area|RNAV]]) e richiesero pertanto sistemi d'avionica adeguati utilizzabili per la navigazione [[Regole del volo strumentale|IFR]].

Poiché la costellazione GPS non era stata sviluppata per soddisfare principalmente la navigazione aerea, i sistemi d'avionica GNSS per effettuare tali operazioni dovevano necessariamente incrementare il segnale GNSS per assicurare, tra le altre cose, l'integrità. ABAS incrementa e/o integra l'informazione GNSS con informazioni disponibili a bordo dell'aeromobile per aumentare le prestazioni della costellazione di satelliti principale.

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Molti stati hanno tratto vantaggio dal GPS/ABAS per incrementare il servizio senza incorrere in spese sulle infrastrutture. Alcuni stati hanno autorizzato l'uso del GPS come unico servizio per la navigazione in zone oceaniche e remote. In questo caso l'avionica non solo dovrebbe avere la capacità di identificare un satellite malfunzionante (attraverso il RAIM), ma dovrebbe escluderlo e continuare a fornire una guida. Questa caratteristica è chiamata ''Fault Detection and Exclusion (FDE)''. Sotto tale omologazione, l'aeromobile è equipaggiato con doppi sistemi e gli operatori svolgono previsioni pre-volo per assicurare che ci saranno sufficienti satelliti visibili per supportare il volo pianificato. Questo permette agli operatori di avere alternative economicamente vantaggiose ai sistemi di navigazione inerziale negli spazi aerei oceanici e remoti.

Gli algoritmi RAIM richiedono un minimo di 5 satelliti visibili sia per identificare un malfunzionamento che la presenza di un errore di posizione inaccettabilmente grande per una specifica modalità di volo. FDE utilizza un minimo di 6 satelliti non solo per identificarne uno non funzionante, ma anche per escluderlo dalla navigazione cosicosì che la navigazione possa procedere senza interruzioni.

== Satellite-based augmentation system - SBAS==

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Le infrastrutture a terra includono stazioni che raccolgono i dati dai satelliti primari GNSS e da un Centro di processamento che elabora i dati di integrità, correzione e allineamento dei satelliti geo-stazionari, generando un cosiddetto ''Signal-in-space'' (SIS). I satelliti geo-stazionari coinvolti rilanciano il SIS agli utenti SBAS, i quali determinano la loro posizione e le informazioni temporali. Pertanto, gli utenti utilizzano posizioni e misurazioni di entrambe le costellazioni (GNSS e geo-stazionaria) e applicano la correzione dati e l'integrità dello SBAS.

L'informazione incrementata fornita dallo SBAS copre le correzioni e l'integrità dei dati per errori di posizione dei satelliti, errori nella computazione del tempo ed errori indotti nella stima del ritardo del segnale mentre attraversa la [[Ionosfera]]. Per gli errori provocati dal ritardo stimato causato dall'attraversamento della [[Troposfera]] e dall'integrità dei dati, gli utenti invece utilizzano un [[modello matematico]].

===Segnale SBAS===

Ogni SBAS fornisce segnali di allineamento trasmesso dai satelliti geo-stazionari, correzioni differenziali su vasta scala e parametri aggiuntivi volti a garantire l'integrità del segnale per l'utente GNSS.

Le prestazioni dello SBAS sono definite in base al [[livello di servizio]] per il quale il sistema è progettato.

Per la navigazione aerea civile le prestazioni richieste cambiano per ogni area di operazioni, le quali sono solitamente raggruppate nelle seguenti fasi:

* Volo in rotta;

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=== Sistemi attuali ===

[[File:SBAS_Service_Areas.png|thumb|right|Service areas of satellite-based augmentation systems (SBAS).]]

*[[Wide Area Augmentation System]] (WAAS), controllato dalla [[Federal Aviation Administration]] (FAA) [[Stati Uniti d'America|statunitense]] - operativo e certificato per l'Aviazione civile;

*Sistema [[EGNOS|European Geostationary Navigation Overlay Service]] (EGNOS), controllato dall' [[Agenzia Spaziale Europea]] - operativo e certificato per l'Aviazione civile;

*Il sistema [[Multi-functional Satellite Augmentation System]] (MSAS), controllato dal Ministero delle Infrastrutture e Trasporti del [[Giappone]] - operativo e certificato per l'Aviazione civile;

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*I sistemi commerciali [[Starfix DGPS System]] e [[OmniSTAR]], controllati da [[Fugro]].

Tutti questi sistemi sono conformi ad uno standard globale comune e sono quindi compatibili, cioè non interferiscono tra loro e interoperabili, ovvero un utente con un ricevitore standard può beneficiare dello stesso livello di servizio e prestazioni, indipendentemente dall'area di copertura in cui si trova.<ref>[https://www.euspa.europa.eu/european-space/eu-space-programme/what-sbas Pagina dedicata sul sito della EUSPA]</ref>.

== Ground-based augmentation system e Ground-based regional augmentation system - GBAS e GRAS ==

Con il termine '''ground-based augmentation system''' (GBAS) si intendono sistemi che forniscono correzioni e monitoraggio dell'integrità dei dati GNSS utilizzando come dati d'ingresso tre o più segnali satellitari GNSS ricevuti da almeno tre delle quattro antenne delle quali sono forniti. Il messaggio di [[GPS differenziale|correzione differenziale]] calcolato da questi dati viene quindi trasmesso continuamente in modo omnidirezionale (due volte al secondo) da un trasmettitore di terra utilizzando una trasmissione in frequenza [[VHF]] che è efficace entro un raggio di circa 23 nm dalla stazione ospitante. Il GBAS viene utilizzato principalmente nell'Aviazione civile per facilitare avvicinamenti di precisione basati su GNSS, che sono più flessibili nella progettazione di quanto sia possibile con [[Instrument Landing System|ILS]]. Sebbene l'obiettivo principale di GBAS sia fornire l'integrità del segnale, questo è in grado anche di aumentarne la precisione, con errori di posizione dimostrati inferiori a un metro sia sul piano orizzontale che su quello verticale. Una stazione di terra GBAS in un aeroporto supporta l'avvicinamento e l'atterraggio dell'aeromobile lungo tutta la pista, nonché le partenze da più piste e il movimento sui piazzali e le vie di rullaggio per tutti gli aeromobili dotati di GBAS.

L'applicazione del GBAS negli avvicinamenti di precisione è denominata GBAS Landing System o GLS. Attualmente gli approcci GLS di Categoria I che utilizzano il GPS come sorgente GNSS hanno l'approvazione normativa ed è prevista un'approvazione simile per gli approcci GLS di Categoria II e III. La [[Federal Aviation Administration|FAA]] inizialmente si riferiva a GBAS come [[Local Area Augmentation System|LAAS- Local Area Augmentation System]].<ref>[https://skybrary.aero/articles/ground-based-augmentation-system-gbas GBAS su Skybrary]</ref><ref>[https://www.icao.int/SAM/eDocuments/GBASGuide.pdf Guida ICAO allo GBAS]</ref>.

I sistemi '''ground-based regional augmentation system''' (GRAS) invece supportano aree più grandi, a livello regionale e trasmettono generalmente in banda [[VHF]]<ref>[http://www.gnssapproach.com.au/pages/page152.asp GRAS advantages<!-- Bot generated title -->] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080719082440/http://www.gnssapproach.com.au/pages/page152.asp |data=19 luglio 2008 }}</ref>.

== Sensori addizionali per la navigazione ==

L'aumento della qualità di navigazione però può anche essere realizzato attraverso l'integrazione di informazioni provenienti da sensori addizionali all'interno del calcolo della posizione. Spesso i sensori addizionali non sono sottoposti alle stesse sorgenti di errore e interferenze a cui è sottoposto il GNSS.

Sensori addizionali possono includere:

* Ricevitore [[LORAN#eLORAN|eLORAN]]

* Sistemi per la [[Navigazione celeste]]

* Sistemi di [[Navigazione Inerziale]]

* Sistemi [[Dead reckoning (navigazione)|Dead reckoning]] semplici (composti di giroscopio e misuratore di distanze)

== Note ==

<references />

== Bibliografia ==

* {{cita pubblicazione|autore=ESA|titolo=SBAS Fundamentals| editore=ESA|anno=2011|url=https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/SBAS_Fundamentals}}