WAAS-EGNOS 2006

I ricevitori GPS GARMIN hanno, in genere, la possibilità di attivare la funzionalità “WAAS-EGNOS” per migliorare la precisione nel posizionamento, si parla di arrivare a 2-3 m di precisione.

Questa nota (del 2006), trovata in un forum di internet spiega, in modo molto tranquillo, come funziona. Occorre naturalmente contestualizzare le notizie, quando parla che sarà attivato qualcosa, molto probabilmente, oggi 2017 sarà già attivato. Non ho trovato niente di più recente così chiaro e io non sono in grado di renderlo più attuale.

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E’ operativa la versione europea del sistema WAAS: si tratta del sistema EGNOS (European Geographic Navigation Overlay System), che garantisce agli strumenti compatibili una precisione intorno ai due metri.

Inoltre il sistema garantisce l’affidabilità del dato GPS ricevuto dai satelliti e consente un calcolo della quota estremamente più preciso, che in futuro verrà utilizzato anche per la navigazione aeronautica.

Oltre al sistema EGNOS, esistono altri due sistemi gemelli, uno relativo ai continenti americani (WAAS), ed uno dedicato all’estremo oriente (MSAS).

In questa maniera, quando il sistema sarà pienamente operativo, un aereo che ad esempio decolla da New York per andare a Londra e poi a Nuova Delhi, rimarrà sempre sotto la copertura del sistema.

Il sistema è basato su tre elementi:

  • una rete di satelliti geostazionari (ovvero con posizioni fisse sulla superficie della terra, al contrario dei satelliti GPS che sono orbitanti)
  • una rete di stazioni terrestri di elaborazione dei ritardi del segnale emesso dai satelliti GPS a causa della ionizzazione della troposfera.
  • le stazioni centrali di elaborazione dei dati.

 

Il sistema di elaborazione dell’errore GPS funziona in questa maniera: le stazioni a terra rilevano l’errore dei dati trasmessi dai satelliti GPS (che è imputabile in massima parte alla ionizzazione degli strati più bassi dell’atmosfera).

Per far questo confrontano la propria posizione, calcolata tramite i dati dei satelliti GPS, confrontando i dati ricevuti con quelli generati dal loro sistema, che sono invece elaborati basandosi esclusivamente sui dati delle orbite dei satelliti e sulla posizione certificata della stazione.

Ricordate: i terminali GPS basano il calcolo della loro posizione sul ritardo con cui ricevono il segnale dai satelliti.

Se noi sappiamo ESATTAMENTE dove siamo (ovvero dov’è la stazione a terra) e dove si trova il satellite in un dato momento (determinandolo non attraverso le ricezione del segnale emesso, ma bensì calcolandolo utilizzando i dati dell’orbita del satellite stesso), allora possiamo determinare facilmente, l’errore determinato dalla propagazione del segnale nell’atmosfera.

E’ altrettanto facile creare una “rete” di punti attorno alla stazione, e rilevare il margine di errore relativo a ciascuno di questi punti, allargando in questo modo la zona di intervento in cui è valido il calcolo dell’errore del sistema GPS.

Le stazioni di elaborazione dell’errore dei dati GPS sono posizionate su tutto il territorio europeo, e rilevano ciascuna un modello di errore valido per la rispettiva zona di pertinenza.

I dati rilevati vengono inviati ad una stazione centrale di elaborazione.

In questa maniera viene generato un “reticolo” di fattori di correzione molto fitto.

Si tratta in pratica di un gran numero di punti di posizione certa, per ciascuno dei quali viene elaborato il dato di correzione relativo al segnale ricevuto da ciascun satellite GPS.

Questi dati sono aggiornati in tempo reale, in quanto le condizioni di propagazione del segnale GPS attraverso l’atmosfera sono ovviamente mutevoli in conseguenza delle condizioni dell’atmosfera stessa.

Questi fattori di correzione vengono inviati ai satelliti WAAS/EGNOS, per poter essere finalmente ritrasmessi a terra utilizzando la frequenza GPS (esattamente la L1) e ricevuti dai terminali utente abilitati.

Il terminale che li riceve seleziona i dati validi per i punti del “reticolo” a lui più vicini, e li applica ai satelliti che sta ricevendo in quel momento ed utilizzando per il calcolo della sua posizione.

L’area di copertura del sistema è estesa, oltre all’Europa, anche a tutto il Nord Africa, includendo il nord del Marocco, la Tunisia, l’Algeria e la Libia.

 

Considerazioni….

Sembra tutto molto difficile, ma di fatto è abbastanza semplice.

Il sistema, gratuito per tutti gli utenti, non è ancora pienamente operativo. Il segnale che è stato messo a disposizione è il secondo stadio di test del sistema: fornisce il fattore di correzione, ma impedisce la validazione per utilizzi critici a livello di sicurezza (come ad esempio i voli di linea).

Questo poichè il sistema non è ancora pienamente operativo, in quanto sia i satelliti che lo supportano sia le stazioni a terra sono ancora in fase di allestimento.

Ad oggi è comunque possibile ricevere perfettamente il segnale di due satelliti: AOR-E ed IOR, che consentono di applicare efficacemente la correzione differenziale EGNOS ai ricevitori Garmin compatibili con questo sistema.

E’ molto importante tenere presente un particolare: l’attivazione della correzione differenziale WAAS/EGNOS affatica notevolmente il processore del vostro GPS e riduce la durata delle batterie.

La ricezione iniziale dei satelliti EGNOS richiede un periodo di acquisizione abbastanza lungo, circa 15 minuti, per ricevere il nuovo “almanacco” (anche se questo termine non è propriamente corretto…) dei satelliti EGNOS.

Durante questa prima acquisizione, è molto importante avere una vista del cielo decisamente libera e quanto più ampia possibile. Non cercate pertanto di effettuare la prima acquisizione in mezzo ai palazzi o in un bosco fitto, potreste non avere successo nella procedura.

Mantenete i GPS con antenna “patch” (gli eTrex) orizzontali e sollevati da terra di circa un metro.

I GPS con antenna “quad helix” (la serie 76 ed il GPS V) devono essere invece mantenuti verticali per avere la migliore ricezione dei segnali, sempre almeno ad un metro da terra.

Le successive acquisizioni sono invece decisamente più brevi.

Le ultime generazioni di antenna non rivelano complicazioni di allineamento.

Dopo aver abilitato la ricezione del sistema, vi troverete con due numeri di satelliti in più.

I numeri dei satelliti WAAS/EGNOS sono quelli da 33 a 51, ed esattamente dovrete aspettarvi di ricevere il satellite AOR-E con il numero 33 ed il satellite IOR con il numero 44.

E’ possibile che sia necessario attendere che lo strumento effettui tutto il ciclo di ascolto, partendo dal satellite 32 ed arrivando fino al 51 senza riuscire ad acquisire i segnali dei satelliti EGNOS, ascoltando ogni satellite per un paio di minuti, per poi ricominciare a cercare il 33, prima di ricevere il segnale e riuscire ad elaborarlo…….buona navigazione, con 2 metri di precisione.