Sistema di navigazione satellitare Galileo: tutto ciò che devi sapere sul GNSS europeo

Un totale di 30 satelliti sono previsti per il GNSS europeo Glalileo (Grafica: ESA).

Cos'è la navigazione satellitare Galileo? Quanto è preciso e quanto è accurato rispetto a GPS o GLONASS? Lo scoprirai in questo articolo. Imparerai anche come ottenere un dispositivo di navigazione satellitare che funzioni con Galileo. Questo articolo illustra le basi del funzionamento di Galileo e i pro ei contro di ciascun sistema. Guardiamo anche al futuro di Galileo e cosa significa per l'industria.

Cos'è il navigatore satellitare Galileo?

Cos'è la navigazione satellitare Galileo? Questo sistema di navigazione satellitare globale è stato lanciato nell'ottobre 2011. È il sistema più accurato al mondo, che serve 2,3 miliardi di utenti in tutto il mondo. Galileo ha 26 satelliti in orbita attorno alla terra ad un'altitudine di circa 23.000 km. Questi satelliti sono supportati da sensori e centri terrestri in tutto il mondo. Ciò rende Galileo una parte indispensabile di qualsiasi sistema di trasporto, perché senza Galileo milioni di persone sarebbero rimaste bloccate e perse.

Galileo fornirà agli utenti di tutto il mondo servizi di navigazione di base gratuiti con una precisione di un metro. Inoltre, gli utenti possono sfruttare i servizi di localizzazione migliorati del sistema, in particolare alle alte latitudini. Una caratteristica unica di Galileo è la sua capacità di ricerca e salvataggio globale. Se viene trovata una persona in pericolo, il transponder sul satellite invia un segnale di soccorso al Centro di coordinamento del soccorso e avvia un'operazione di soccorso. Il sistema informa quindi l'utente della situazione.

Una stazione di terra Galileo è stata inaugurata nel novembre 2009 vicino a Kourou, nella Guyana francese. Da allora, il numero dei satelliti Galileo in orbita è aumentato. Ciò ha aumentato l'affidabilità dei segnali e le prestazioni dei servizi. Il sistema dovrebbe essere pienamente operativo entro il 2020, offrendo potenti servizi in tutto il mondo. I ministri dei trasporti dell'Unione europea hanno convenuto che il servizio dovrebbe essere pienamente operativo entro il 2013. Tuttavia, gli ultimi rapporti di stampa indicano che la messa in servizio sarà posticipata al più tardi fino al 2014.

Finora, il sistema Galileo ha tre funzioni principali: generare segnali, trasmettere segnali e memorizzare e inoltrare messaggi di navigazione. Il segmento terrestre Galileo invia messaggi di navigazione al segmento spaziale Galileo, che invia segnali con una specifica struttura del segnale Galileo. Il segmento spaziale Galileo riceve i messaggi di navigazione inviati dal segmento di terra e li rimanda ai satelliti. Gli orologi atomici ad alta precisione a bordo dei satelliti controllano queste funzioni.

Quanto è preciso Galileo?

La precisione della navigazione satellitare di Galileo è molto buona. La maggior parte dell'errore è causata da errori orbitali e l'altro terzo è causato da errori di clock. Se l'orologio atomico è indietro di 3 nanosecondi, il satellite sembra un metro più lontano di quanto non sia in realtà. La precisione è abbastanza buona per essere utilizzata per scopi di navigazione, ma è ancora lontana dall'essere perfetta. Galileo utilizza un modello ionosferico ad alta precisione chiamato NeQuick. La precisione risultante è paragonabile a quella del GPS. Le effemeridi vengono caricate sul satellite più volte al giorno per garantire un'elevata precisione.

Ecco un estratto dal modello ionosferico di NeQuick, fonte: Agenzia spaziale europea.
Ecco un estratto dal modello ionosferico di NeQuick, fonte: Agenzia spaziale europea.

Il sistema Galileo offre i propri servizi nell'ambito della capacità operativa iniziale (CIO) da dicembre 2016. Questa è la prima fase del programma Galileo. La precisione di posizionamento sarà migliore del GPS, ma il sistema ha ancora problemi. Ad oggi, solo 21 dei 28 satelliti di Galileo sono operativi, il che significa che occasionalmente ci saranno lacune nella copertura o scarso posizionamento.

A marzo 2016, la precisione di Galileo era più del doppio di quella del GPS, ma la migliorata interoperabilità del sistema con altri sistemi GNSS ha reso più facile per gli utenti. Ad esempio, un ricevitore con capacità multi-costellazione può combinare segnali provenienti da più costellazioni per fornire una maggiore precisione. il EUPA lavora inoltre a stretto contatto con i produttori di chip per rendere Galileo compatibile con gli attuali ricevitori GPS e per svilupparne di nuovi.

La GSA è responsabile della manutenzione del sistema Galileo e pubblica relazioni trimestrali sulla performance. I rapporti, sebbene belli da guardare, non possono provare l'accuratezza di Galileo. Ad esempio, un recente guasto ha interessato solo il 5% dei satelliti Galileo. Pur scusandosi per l'interruzione, GSA ha affermato che Galileo è ancora nelle sue fasi iniziali. Tuttavia, la maggior parte dei problemi sembra essere basata sul software.

Fonte: glonass-iac.ru
Fonte: glonass-iac.ru

Galileo e GLONASS russo a confronto

La prima domanda che dovresti porti è quale sistema satellitare è più preciso: Galileo o GLONASS? Entrambi i sistemi offrono un livello di precisione simile, ma hanno i propri punti di forza e di debolezza. Ad esempio, mentre il GPS fornisce una migliore precisione di posizione alle latitudini più elevate, Galileo è più preciso alle latitudini più basse. La principale differenza tra i due sistemi è la sensibilità, che gioca un ruolo importante nella scelta di un navigatore satellitare.

I vantaggi di Galileo sono molteplici. La maggiore precisione è utile per i prodotti di uso quotidiano come telefoni cellulari e sistemi di navigazione. Ne beneficeranno anche i servizi di emergenza. Le strade e le ferrovie europee saranno più sicure grazie ai servizi di Galileo. Galileo stimolerà l'innovazione e promuoverà nuovi prodotti in Europa, così che nel 2021 l'Europa avrà una quota maggiore del mercato GNSS globale.

Il valore PDOP per ogni sistema mostra quanti satelliti sono visibili per 24 ore. Sia GPS che GLONASS hanno restituito il maggior numero di satelliti disponibili, ma i risultati sono stati vicini. In questo esempio, il GPS ha fornito la massima disponibilità di satelliti, mentre GLONASS e Galileo avevano valori di visibilità simili. Nel caso di una combinazione GPS-GLONASS, hanno fornito risultati simili.

Un'altra importante differenza tra Galileo e Glonass è la frequenza dei segnali. Glonass ha una frequenza molto più bassa, ma non funziona bene come Galileo. Galileo offre segnali più precisi, ma richiede anche una più ampia costellazione di satelliti. Per ottenere i migliori dati di posizione possibili, un satellite deve "vedere" quattro satelliti.

Un totale di 30 satelliti sono previsti per il GNSS europeo Glalileo (Grafica: ESA).
Un totale di 30 satelliti sono previsti per il GNSS europeo Glalileo (Grafica: ESA).

Galileo e GPS americano a confronto

Il sistema di navigazione satellitare Galileo, che sostituirà i satelliti GPS, è una costellazione GNSS di proprietà dell'Unione Europea. L'ESA, l'Agenzia spaziale europea, costruirà e gestirà la costellazione, che alla fine avrà 30 satelliti operativi e sei satelliti di riserva in orbita. La Early Operational Capability è stata introdotta nel 2016 e dovrebbe essere pienamente operativa entro il 2020.

L'Unione Europea (UE) ha un proprio concetto per la navigazione satellitare. Ha suddiviso il servizio in cinque categorie: L1, L2, E5, E5A ed E5. I segnali saranno compatibili con il segnale GPS L1 e il prossimo segnale L5. L'Unione Europea ha definito questi cinque livelli, che chiama servizi aperti. Ciò significa che i segnali possono essere utilizzati liberamente. Tuttavia, questo ha anche alcuni svantaggi.

La differenza di precisione non è significativa per gli utenti. Un ricevitore deve essere collegato ad almeno quattro satelliti per determinarne la posizione. I dispositivi con più satelliti sono più veloci e precisi. A seconda della situazione, un sistema può funzionare meglio dell'altro in un ambiente urbano. Inoltre, GLONASS e Galileo sono più precisi nelle aree urbane. Il GPS è spesso abbinato a un GNSS per fornire agli utenti una migliore precisione di navigazione.

L'UE non è l'unico paese che utilizza Galileo. Ucraina e Marocco hanno aderito al progetto. Anche il Marocco ha aderito al programma e dispone di un unico centro servizi a Madrid. Sebbene il Regno Unito e l'UE siano in disaccordo sull'esatta assegnazione del budget per il progetto, ci sono segnali che l'UE stia considerando più finanziamenti per il programma.

Cosa parla per Galileo?

Qui cito semplicemente il sito web EUSPA:

Galileo fornisce migliori informazioni sulla posizione e sull'orario di cui beneficeranno molti servizi, imprese e utenti europei. Un esempio:

  • Grazie alla multi-costellazione di ricevitori a cui contribuisce Galileo, gli utenti possono ora determinare la loro posizione esatta con maggiore precisione.

  • La capacità a doppia frequenza di Galileo offre vantaggi significativi in ​​termini di precisione ottenibile, ma anche in termini di migliore immunità alle interferenze.

  • I prodotti che le persone utilizzano ogni giorno, dal GPS dell'auto al cellulare, beneficiano della maggiore precisione offerta da Galileo.

  • I servizi di emergenza critici traggono vantaggio da Galileo.

  • Galileo contribuisce a rendere le strade e le ferrovie europee più sicure ed efficienti.

  • Galileo stimola l'innovazione europea, contribuisce allo sviluppo di molti nuovi prodotti e servizi, crea posti di lavoro e consente all'Europa di avere una quota maggiore del mercato mondiale dei servizi a valore aggiunto, che dovrebbe raggiungere i 2029 miliardi di euro nel 166 (fonte: Edizione 6 del rapporto di mercato GSA GNSS).

Alternative alla navigazione satellitare Galileo

Uno studio pubblicato dall'Università del Sussex propone un'alternativa a Galileo che sarebbe più economica, offrirebbe livelli comparabili di affidabilità, continuità e disponibilità e sarebbe cinque volte più accurata. Il professor Chris Chatwin dell'Università del Sussex presenta i suoi piani per un SBAS da ospitare su un satellite nazionale. Un tale sistema sarebbe un'alternativa più economica a Galileo, il cui lancio è previsto nel 2026.

Tuttavia, Galileo si sviluppò lentamente e fu segnato da polemiche e controversie politiche. Inoltre, è afflitto da immagini di PR di uomini in giacca e cravatta che firmano contratti. Nonostante queste difficoltà, l'Agenzia spaziale europea ha lanciato quattro dei 30 satelliti originariamente previsti e ha il compito di lanciarne altri 22 per completare la costellazione. La costellazione di satelliti dovrebbe avere diciotto satelliti operativi entro la fine del 2014 e 2015 entro la fine del 26.

Questi sistemi si basano sulla stessa tecnologia, il che significa che puoi trovarli e spostarti facilmente in una città sconosciuta. Tuttavia, bisogna tenere a mente che GPS e Galileo non sono adatti per l'uso in aree dove ci sono pochi o nessun ripetitore cellulare. Sebbene GPS e Galileo siano efficaci quando si viaggia nelle aree urbane, sono inefficaci nelle aree scarsamente popolate o buie.

Mentre l'Unione Europea sostiene lo sviluppo del progetto Galileo, non va dimenticato che si tratta di un sistema in gran parte civile, non di tipo militare. Ad esempio, 26 dei trenta satelliti che comporranno il sistema saranno operativi già nel 2020. L'Agenzia spaziale europea (ESA) ha dichiarato che intende rendere il sistema di posizionamento europeo cinque volte più preciso del GPS. È quindi importante sapere che questo sistema non sostituirà il GPS in nessun paese.

Fonti:

  1. https://www.esa.int/Applications/Navigation/Galileo_and_EGNOS
  2. https://de.wikipedia.org/wiki/Galileo_(Satellitennavigation)
  3. https://www.bmvi.de/DE/Themen/Digitales/Satellitennavigation/GALILEO/galileo.html

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