Il GPS (Global Positioning System) era fino a non molto tempo fa l’unico sistema globale di navigazione satellitare operativo (GNSS, Global Navigation Satellite System) ed è tuttora impiegato universalmente per accedere ai servizi basati sulla geolocalizzazione (LBS, Location-Based Services).

Con il sistema di navigazione russo Glonass, che è diventato completamente operativo alla fine del 2011 e con la futura messa in orbita del cinese Compass e dell’europeo Galileo ci sarà un maggior interesse sulle capacità e sulle applicazioni di questi sistemi.

Questo articolo offre una panoramica dei diversi sistemi di navigazione, spiega il canale di navigazione, illustra il generico approccio usato da un ricevitore commerciale standard per calcolare la posizione di un utente e descrive in generale l’acquisizione e l’inseguimento dei canali.

Verranno anche presentante alcune applicazioni dei sistemi di navigazione satellitare, come il GNSS differenziale (D GNSS) e la navigazione basata su molteplici bande di frequenze, la loro complessità ed i vantaggi che queste offrono.

I sistemi globali di navigazione satellitare sono costituiti da satelliti che circondano il globo in un insieme di orbite definite e mirano a fornire informazioni accurate, prive di interruzioni, globali e tridimensionali di posizione e velocità agli utenti equipaggiati con apposita strumentazione di ricezione.

Il GPS è in funzione da tempo ed il sistema Glonass è appena diventato operativo, mentre i sistemi di navigazione Galileo e Compass saranno gradualmente attivati nei prossimi dieci anni e potrebbero essere utilizzati in aggiunta al GPS per migliorare i servizi basati sulla geolocalizzazione.

Una rete GNSS è composta dai veicoli spaziali satellitari, dai dispositivi degli utenti e dalle stazioni di controllo. Le trasmissioni satellitari utilizzano come riferimento temporale degli orologi atomici estremamente accurati che sono posti a bordo dei satelliti e sono sincronizzati con il sistema di temporizzazione del GNSS.

La rete mondiale di controllo monitora la salute e lo stato dei satelliti e trasmette i dati di navigazione satellitare, che sono composti dai dati di navigazione immediati “effemeridi” e dai dati di navigazione non immediati “almanacco” provenienti da diverse stazioni di controllo.

Questi dati, insieme alle informazioni di distanza (ranging) ricavate dal disposivito dell’utente ricevendo il segnale di almeno quattro satelliti, permettono al modulo ricevente di calcolare le posizioni dei satelliti e, conseguentemente, la posizione tridimensionale dell’apparato ricevente.