Il sistema di posizionamento Galileo

Galileo è, come noto, il sistema di posizionamento satellitare europeo, operativo e utilizzabile, che introduce una serie di novità importanti nel mondo del positioning e dei servizi erogati da una costellazione satellitare.

La più importante innovazione e il principale obiettivo del progetto Galileo è proprio fornire agli utenti europei un’infrastruttura che sia indipendente e autonoma, non assoggettata a esigenze e proprietà militari, completamente gestito dall’Unione Europea.

Il programma Galileo è progettato per essere compatibile con tutte le altre costellazioni esistenti, con cui, quindi, può essere utilizzato in parallelo. Rappresenta, quindi, un contributo concreto all’aumento della copertura e visibilità satellitare, e fornisce un valore aggiunto importante per tutti gli utenti che utilizzino ricevitori multicostellazione.

Prevede, poi, una serie di servizi ad-hoc, quali l’Open Service, il Commercial Service, il Search and Rescue.

La costellazione e le stazioni a terra

La costellazione completa Galileo prevede satelliti disposti su tre diversi piani orbitali che formano un angolo di 56° sull’equatore, ad una quota approssimativa di 23222 km.

Il periodo orbitale dei satelliti Galileo è di circa 14 ore. Una tale configurazione geometrica è pensata per consentire una visibilità di 6 – 8 satelliti sempre presente nella gran parte della superficie terrestre. I primi lanci sono avvenuti nel 2011 ed attualmente la costellazione consta di 26 satelliti in orbita ed è vicina alla completa operatività che verrà raggiunta nel corso del 2023.

L’infrastruttura di terra comprende due centri di controllo (GCC) in Germania e in Italia. Ognuno di questi centri gestisce funzioni del Ground Control Segment (GCS) e del Ground Mission Segment (GMS)

• GCS: si occupa di gestire la costellazione mediante le stazioni di terra uniformemente distribuite. In particolare, si occupa del controllo e mantenimento dei payload a bordo dei satelliti;

• GMS: si occupa del controllo e mantenimento del messaggio navigazionale.

Con la dichiarazione dell’ “Initial Service” di Galileo, il sistema è ufficialmente operativo e fornisce i primi servizi. Da un punto di vista dei ricevitori, già la gran parte dei produttori si è attrezzata rilasciando ricevitori abilitati, compresi i ricevitori low cost, alcuni smartphone, sistemi di navigazione per veicoli.

L’introduzione di Galileo porta una serie di interessanti vantaggi per gli utenti e introduce una serie di novità all’interno di una tecnologia ormai consolidata negli anni.

Intanto, ha come ricaduta immediata l’aumento del numero di satelliti a disposizione. Questo comporta la possibilità di effettuare rilievi maggiormente precisi, anche in aree a difficile visibilità satellitare. Soprattutto comporta la possibilità di ottenere un posizionamento più affidabile, consentendo di poter scegliere, tra il grande numero di satelliti a disposizione, solo quelli di maggiore affidabilità. Inoltre, ha un impatto positivo sulla necessità di ridurre il time to fix per rilievi in tempo reale.

Il servizio europeo fornisce, poi, una accuratezza molto buona in termini di stabilità della misura di tempo. Questo ha un’utilità nella fornitura di servizi maggiormente affidabili nel campo delle transazioni finanziarie, comunicazione, gestione delle reti di distribuzione dell’energia.

Introduce, poi, un servizio specifico, totale novità tra i servizi di posizionamento, finalizzato al Search and Rescue.

I servizi

OSNMA

Open Service Navigation Message Authentication è una funzione del Galileo Open Service. Si tratta di una informazione che consente di autenticare il dato garantendo che la fonte non è “corrotta”. Con l’OSNMA, viene fornito un sistema di autenticazione che introduce una maggiore robustezza nel segnale, aumentando la possibilità di individuare eventuali fenomeni di spoofing.

HAS

L’acronimo HAS (High Accuracy Service) si riferisce, invece, al servizio gratuito di fornitura di correzioni per il posizionamento PPP (Precise Point Positioning) che consente di ottenere una soluzione di medio-alta precisione in tempo reale. Utilizza, per l’invio delle correzioni, o il segnale E6-B o canali terrestri via internet. Garantisce un posizionamento con accuratezza inferiore ai 20 centimetri, in condizioni nominali. Tale servizio è stato dichiarato completamente operativo a partire dal 24 Genaio 2023.

Le correzioni comprendono quelle informazioni che correggono in tempo reale gli effetti che agiscono come disturbi sul segnale GNSS. In particolare, quindi, vengono fornite informazioni relative ai clock, le orbite, i bias di codice e di fase per ogni satellite. Inoltre, vengono fornite correzioni per la componente atmosferica. Tali correzioni sono disponibili per i segnali Galileo E1/E5a/E5b/E6 E5 AltBOC e GPS L1/L5 L2C.

Il servizio HAS è articolato in due livelli di servizio:

• Service Level 1: servizio a copertura globale che fornisce le correzioni per orbite e clock, i bias di codice e di fase per Galileo e GPS

• Service Level 2: a copertura regionale sull’Europa che fornisce le correzioni tipiche del SL1 e, in aggiunta, le correzioni atmosferiche.

L’NTRIP è un protocollo standard de facto che viene utilizzato dai fornitori di correzioni differenziali in real time, per cui ogni ricevitore sul mercato pensato per fare posizionamento in tempo reale con la ricezioni i correzioni differenziali, implementa la possibilità di utilizzare tale protocollo.

Il servizio HAS attraverso protocollo internet prevede una registrazione da parte degli utenti, a seguito della quale vengono fornite le credenziali per accedere al servizio di invio delle correzioni.

I passi per accedere a tale servizio sono:

• richiedere le credenziali al seguente link – https://www.gsc-europa.eu/user/register

• compilare il form di registrazione al seguente link – https://www.gsc-europa.eu/galileo/services/galileo-high-accuracy-service-has/internet-data-distribution-registration-form

• Collegarsi al servizio, con le credenziali salvate, con un qualsiasi NTRIP client (all’interno dei ricevitori per applicazioni topografiche, tali componenti SW sono solitamente già installati).

Search and rescue

Il servizio galileo Search and Rescue (SAR) aiuta a localizzare rapidamente persone e oggetti in caso di bisogno. Il servizio è stato lanciato il 15 Dicembre 2016 e, attraverso la trasmissione di segnali dedicati a ricevitori beacon a terra, consente di determinare la posizione di tali sensori e comunicare la medesima posizione nota alle autorità. Comprende un sistema che restituisce all’utente un messaggio di conferma, quando il segnale di richiesta aiuto è stato ricevuto. Dal 21 Gennaio 2020 è dichiarato operativo.  

Conclusioni

La costellazione Galileo è, ormai, completamente operativa, almeno per quanto riguarda i servizi principali ed alcuni tra i servizi aggiuntivi, che sono una novità assoluta per quanto riguarda le infrastrutture di posizionamento satellitare.

Il primo e più immediato impatto che possiamo cogliere come utenti è certamente l’aumento della numerosità dei satelliti, ma ancor più importanti sono due messaggi che Galileo introduce nel mercato: dapprima il fatto di essere un sistema interamente civile, poi il fatto di abilitare una serie di servizi come l’HAS o il search and rescue, che aprono ad una serie di applicazioni che sono realmente nuove e prima non praticabili.

Inoltre, il fatto di non essere soggetto alle dinamiche militari, talvolta imprevedibili ed in ogni caso, in particolari situazioni, predominanti rispetto a esigenze civili, lo rende decisamente più interessante, ad esempio per applicazioni safety critical;