GNSS: crescono i servizi e le nuove applicazioni, ma in parallelo si studiano sistemi alternativi
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
TERRA E SPAZIO
GNSS: crescono i servizi
e le nuove applicazioni,
ma in parallelo si studiano
sistemi alternativi
di Marco Lisi
Fig. 1 - Architettura del servizio di autenticazione Galileo OSNMA
Commissione Europea ed ESA chiavi di autenticazione. Questo del freddo, denominazione di
iniziano la campagna di vali- permette al nuovo servizio di origine) e pericolose (esplosivi,
dazione del servizio di auten- mantenere la piena compatibi- scorie velenose o radioattive);
ticazione Open Service lità con i ricevitori esistenti, in nella certificazione temporale di
I satelliti della costellazione quanto integra, ma non altera, transazioni contrattuali e finan-
Galileo hanno iniziato il 18 no- l’attuale “OS Signal-In-Space ziarie.
vembre 2020 la trasmissione dei Interface Control Document”
loro segnali integrando l’“Open (OS SIS ICD). Definita la “roadmap” del
Service Navigation Message La campagna di validazione è in servizio Galileo HAS (“High
Authentication” (OSNMA) (fi- corso di svolgimento e ci vor- Accuracy Service”)
gura 1). ranno alcuni mesi prima che il La GSA ha recentemente pub-
Questo servizio utilizza il se- servizio sia dichiarato completa- blicato una nota informativa
gnale Open Service, cioè quello mente operativo. nella quale vengono mostrati
gratuito ed accessibile a tutti Le ricadute positive di questo obiettivi e “roadmap” del nuovo
gli utenti, per fornire un mec- nuovo servizio sono potenzial- servizio HAS (High Accuracy
canismo di autenticazione che mente molto significative: l’au- Service). La nota è scaricabile al
permette ai ricevitori GNSS di tenticazione giocherà un peso seguente link:
verificare che i dati ricevuti non fondamentale nelle applicazioni
siano stati modificati o alterati, geomatiche, in particolare quel- https://www.gsc-europa.eu/
intenzionalmente e non. le che coinvolgono aspetti legali sites/default/files/sites/all/files/
Da un punto di vista tecnico, (per esempio, il catasto elettro- Galileo_HAS_Info_Note.pdf
si utilizzano alcuni campi non nico); nelle applicazioni legate
utilizzati del messaggio di na- al trasporto di merci sensibili Il servizio HAS fornirà gratui-
vigazione per trasmettere delle (medicinali), deperibili (catena tamente correzioni di tipo PPP
Fig. 2 - Prestazioni dei due livelli del servizio Galileo HAS Fig. 3 - Immagine satellitare dell’incidente nel canale di Suez.
42 GEOmedia n°1-2021
TERRA E SPAZIO
(“Precision Point Positioning”)
sia direttamente da satellite at-
traverso il segnale Galileo E6-B
che attraverso le reti terrestri. Le
correzioni saranno disponibili
sia per Galileo che per GPS
(frequenza singola e multipla)
e permetteranno miglioramenti
“quasi-real-time” sia della loca-
lizzazione che del “timing” (er-
rore di posizionamento inferiore
ai 20 centimetri in condizioni
nominali).
Il servizio si differenzierà in
termini di aree di servizio, con
un Service Level 1 ad estensio- Fig. 4 - Il consorzio PASSport.
ne globale ed un Service Level
2 limitato all’Europa (con un
in canali navigabili e in com- fornito dal sistema Galileo.
minore tempo di convergenza)
plessi portuali. Il progetto è portato avanti da
(Fig. 2).
La “European GNSS Agency” un consorzio, coordinato dall’
Per quanto riguarda la “ro-
(GSA), prossima a cambiare la italiana Sistematica, che include
admap” del servizio, si prevede
propria definizione in EUSPA 15 aziende partecipanti apparte-
l’inizio dei test nel 2021, seguito
(“EUropean Space Programs nenti a 7 nazioni europee (Fig.
da una fase di “Initial Service”
Agency”), nell’ambito del 4).
nel 2022 ed una dichiarazione
programma Horizon ha pro- PASSport si concentrerà sulle
di servizio completamente ope-
mosso un progetto di ricerca, seguenti tematiche:
rativo entro il 2024.
PASSport, per migliorare la
sorveglianza (“security”) e la si- • Controllo dell’inquinamen-
Il ruolo delle tecnologie GNSS
curezza (“safety”) delle aree por- to (safety)
nel trasporto marittimo
tuali attraverso l’uso di tecno- • Supporto alla “e-navigation”
Mentre è ancora fresco il ri-
logie avanzate, quali droni aerei (safety)
cordo dell’incidente marittimo
e sottomarini, tutte supportate • Protezione di edifici ed infra-
nel canale di Suez che ha visto
dal posizionamento accurato strutture critiche (security)
coinvolto il super-cargo “Ever
Green” (Fig. 3), rischiando di
causare effetti economici disa-
strosi, ci si continua ad inter-
rogare sulle cause che lo hanno
provocato.
Sembra scartata l’ipotesi di un
sabotaggio o attacco terroristi-
co attraverso lo “spoofing” dei
segnali GNSS, anche se tutta
l’area medio-orientale è stata
spesso oggetto di attacchi di
disturbo (“jamming”) tendenti a
negare l’utilizzo della navigazio-
ne satellitare.
L’incidente ha tuttavia messo
in risalto il ruolo essenziale già
svolto dalle tecnologie GNSS in
supporto al trasporto maritti-
mo, particolarmente in situazio-
ni rischiose, quali la navigazione Fig. 5 - In ambiente urbano, l’utente GNSS riceve una pletora di segnali riflessi.
GEOmedia n°1-2021 43
TERRA E SPAZIO
solti dei sistemi di posiziona- Google viene denominata
mento basati su satelliti è quello “3D Mapping Aided” GNSS
della loro scarsa accuratezza in (3DMA GNSS) ed è un ottimo
ambienti urbani, specialmente esempio di convergenza in am-
quelli ad alta densità di popo- bito geomatico.
lazione e con edifici in ferroce- Google ha già sviluppato e
mento di grande altezza (gratta- messo a disposizione per gli
cieli). È il cosiddetto problema smartphone Android circa
degli “urban canyons”. 4000 mappe digitali 3D, che
Il problema è essenzialmente includono le più importanti
causato da due fattori concomi- città del Nord America, Europa,
tanti: la scarsa visibilità di un Giappone, Taiwan, Brasile,
sufficiente numero di satelliti, Argentina, Australia Nuova
da una parte, e la presenza di ri- Zelanda e Sud Africa. Nuove
flessioni multiple (“multipath”) acquisizioni vengono effettuate
dei segnali GNSS da parte degli sul campo per altre città non
edifici. ancora incluse.
Un ricevitore GNSS, per
funzionare correttamente, ha Verrà dalle costellazioni di sa-
bisogno di ricevere i segnali telliti LEO un’alternativa agli
diretti (“Line-Of-Sight”, LOS) attuali sistemi GNSS?
di almeno quattro satelliti. In Insieme alla loro diffusione in
un ambiente urbano, gli edifici tutte le infrastrutture critiche
riflettono i segnali e creano per- della nostra società, cresce la
Fig. 6 - Effetto della modellizzazione 3D (la linea gialla corsi alternativi a quelli diretti consapevolezza che le attua-
è il percorso reale dell’utente; quella rossa la stima (“Non-Line-Of-Sight”, NLOS) li costellazioni GNSS (GPS,
del ricevitore senza correzione delle riflessioni; quella (Fig. 5). Il risultato finale è GLONASS, Galileo e Beidou)
celeste la traccia corretta attraverso i modelli 3D).
quello di una posizione stimata non sono completamente
fortemente affetta da errori. sufficienti a garantire servizi
• Protezione contro piccole Una possibile soluzione, pro- efficienti e soprattutto sicuri.
imbarcazioni non coopera- posta dai laboratori di ricerca “Jamming” e “spoofing” costi-
tive in aree portuali (safety/ di Google, si basa su una fedele tuiscono una minaccia sempre
security) modellizzazione 3D degli edifi- più reale, facendo anche leva
• Controllo e protezione con- ci che circondano l’utente e nel sull’intrinseca debolezza dei se-
tro minacce sottomarine calcolo delle possibili riflessioni gnali GNSS.
(security). dei segnali GNSS (“ray tra- Si studiano alternative, in gran
cing”), allo scopo di compen- parte basate su sistemi alter-
Modelli 3D degli edifici per sarne gli effetti nel ricevitore e nativi terrestri, quali E-Loran,
migliorare l’accuratezza del ridurre drasticamente gli errori ovvero piattaforme basate
GNSS in ambienti urbani (Fig. 6). sull’integrazione di vari sensori
Uno dei problemi finora irri- La tecnica sviluppata da (per esempio quelli inerziali)
con ricevitori GNSS.
Lo sviluppo a livello mondiale
di numerose costellazioni di sa-
telliti per telecomunicazioni in
orbita bassa (Oneweb, Starlink,
Kuiper ed altre) ha stimolato
lo studio di sistemi satellitari
alternativi.
Una soluzione particolarmente
interessante è quella propo-
sta dall’azienda statunitense
Satelles, la quale, in coopera-
zione con la società Iridium, ha
Fig. 7 - Comparazione fra la costellazione STL (Iridium) e quella GPS. sviluppato il sistema “Satellite
44 GEOmedia n°1-2021
TERRA E SPAZIO
Iridium, sono a frequenze leg-
germente differenti da quelle
dei satelliti GNSS tradizionali
(per esempio, GPS e Galileo)
(Fig. 8).
A livello utente, STL potrebbe
utilmente integrare i servizi
forniti da un ricevitore GNSS,
specialmente in situazioni nelle
quali la propagazione sia svan-
taggiata, per esempio a causa di
edifici ed opere murarie.
Sono già disponibili in com-
mercio ricevitori STL molto
miniaturizzati (ad esempio
quello sviluppato dall’azienda
Fig. 8 - Confronto fra il segnale GPS e segnale STL/Iridium.
Jackson Labs Technologies;
Fig. 9), che offrono prestazioni
molto promettenti: riferimento
di tempo con errori di pochi
Time and Location” (STL). bani ed all’interno di edifici, ol- nanosecondi ed accuratezze di
STL usa i satelliti in orbita tre ovviamente ad una maggiore posizionamento a livello del
bassa (LEO) della costellazione robustezza nei confronti di metro.
Iridium per trasmettere segnali attacchi “jamming”. Inoltre la
che, soprattutto a causa del sicurezza e l’autenticazione dei
loro livello, da 24 a 33 dB più segnali stessi sarebbe garantita
alto di quello dei satelliti GPS da tecniche crittografiche allo
e Galileo, permetterebbero di stato dell’arte (Fig. 7).
offrire servizi di localizzazione I segnali del sistema STL,
e tempo anche in ambienti ur- cioè di fatto quelli del sistema
PAROLE CHIAVE
GNSS; Open Services; Galileo HAS; road-
map; PASSport; 3D mapping; modellazione
3D;
ABSTRACT
GNSS services and new applications are
growing but alternative systems are being
studied in parallel. Together with their dif-
fusion in all the critical infrastructures of our
society, the awareness is growing that the cur-
rent GNSS constellations (GPS, GLONASS,
Galileo and Beidou) are not completely suffi-
cient to guarantee efficient and safe services.
"Jamming" and "spoofing" are increasingly
real threats.
Alternatives, largely based on terrestrial sy-
stems, such as E-Loran, or platforms based
on the integration of various sensors (for
example inertial ones) with GNSS receivers,
are in progress to be studied.
AUTORE
Dott. ing. Marco Lisi
ingmarcolisi@gmail.com
Independent Consultant
Aerospace & Defense
Fig. 9 - Ricevitore STL della Jackson Labs Technologies.
GEOmedia n°1-2021 45
Puoi anche leggere
