Satellite Radio Assisted Navigation

1) Scopi delle costellazioni di satelliti per la navigazione :

• Fornire una posizione precisa per utenti a Terra, in volo o orbitanti intorno alla Terra
• Fornire un riferimento temporale distribuito ed accurato per i ricevitori che conoscano già con precisione la propria posizione

2) SIS :

Signal In Space, è il segnale emesso da ciascuno dei satelliti della costellazione, contiene informazione sia nella codifica pseudo randomica che nel messaggio di navigazione.

3) Osservabili di navigazione :

• Misura di Code Range
• Misura di Carrier Phase

4) Misura di Code Range :

Si basa sui codici PRN i quali hanno correlazione nulla tra satelliti diversi e autocorrelazione massima nel caso di ritardo nullo, la misura del ritardo tra il codice ricevuto ed il codice generato in locale individua la distanza percorsa dal segnale.

5) Non linearità del ritardo di correlazione :

• L'orologio del ricevitore è disallineato rispetto al tempo di riferimento assoluto
• L'orologio a bordo del satellite è anche esso disallineato rispetto al tempo di sistema per i seguenti motivi:
• Errore dovuto ad imprecisione dello strumento
• Errore relativistico dovuto alla velocità del satellite ed al potenziale di gravità alla sua quota

6) Misura di Carrier Range :

Consente precisioni dell'ordine del millimetro ed un significativo miglioramento nei confronti del multipath, introduce però una nuova incognita denominata "ambiguità iniziale" la quale rimane costante a meno che il ricevitore non perda l'aggancio di fase.

7) Stima del ritardo ionosferico :

Utilizza il carrier range ed in particolare la differenza di fase, il problema è nella determinazione delle due ambiguità iniziali. La natura del ritardo è da ricercarsi nel numero di elettroni variabile il quale dà luogo ad un indice di rifrazione variabile, la proporzionalità è  .

8) Compensazione per gli effetti perturbanti :

Il ritardo troposferico può essere calcolato utilizzando dei modelli e dati meteo locali quali temperatura, umidità e pressione. Anche le altre perturbazioni possono essere eliminate in parte mediante inserimento dei parametri di navigazione in opportuni modelli.

9) Informazioni contenute nel messaggio di navigazione :

• Effemeridi precise per identificare la posizione del satellite
• Informazioni per correggere la deviazione del clock del satellite
• Coefficienti ionosferici per compensare il ritardo di propagazione dovuto agli elettroni liberi
• Riferimento temporale rispetto all'UTC

10) Caratteristiche del GPS :

24 satelliti su 6 piani orbitali inclinati a 55,5°, ciascuno di esse trasmette su due portanti L1 ed L2 modulate con codici PRN differenti a seconda del satellite, essi sono di tipo C/A e di tipo P dai quali poi la difesa americana può passare ai codici Y.