Il sistema WAAS/EGNOS è attivo

Dal primo di aprile ( e davvero non è un "pesce"...) è operativa la versione europea del sistema WAAS: si tratta del sistema EGNOS (European GeographicNavigation Overlay System), che garantisce agli strumenti compatibili una precisione attorno ai due (leggasi 2...!) 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. In questo articolo parliamo nello specifico delle problematiche inerenti al sistema EGNOS, ma sappiate che 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 (ad esempio), rimarrà sempre sotto la copertura del sistema.

Ma andiamo per gradi.

Come è strutturato il sistema

Si tratta di un sistema basato su tre elementi:

• una rete di satelliti geostazionari (ovvero con posizioni fisse sulla superficie della terra, al contrario dei satelliti GPS che invece, lo saprete senz'altro, sono orbitanti) Nell'immagine qui sotto, la copertura di EGNOS per questa parte del mondo. A questi satelliti si aggiungerà tra breve un terzo satellite (Artemis) che al momento viene ricevuto ma non agganciato.
  
  

  EGNOS geostationary-satellite broadcast areas (Area di Copertura dei Satelliti gostazionari EGNOS) Immagine di proprietà ESA - European Space Agency

  
  
• una rete di stazioni terrestri di elaborazione dei ritardi del segnale emesso dai satelliti GPS a causa della ionizzazione della troposfera. Nell'immagine, la copertura europea con la dislocazione delle stazioni di rilevamento dell'errore del sistema GPS.
  
  

  Location of EGNOS Ranging and Integrity Montiroting Stations (Dislocazione delle Stazioni di Monitoraggio delle Distanze e Integrità) Immagine di proprietà ESA - European Space Agency

  
  
• le stazioni centrali di elaborazione dei dati. Anche in questa immagine sono mostrate quelle che ci interessano qui in Europa.
  
  

  Navigation Land Earth Stations Immagine di proprietà ESA - European Space Agency

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, come saprete, 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 (...beh, abbastanza agevolmente...!) 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'etmosfera 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.

2 April 2003 - Areas covered by the WAAS, EGNOS and MSAS systems Le aree di copertura dei rispettivi sistemi, allo stato attuale. Immagine di proprietà ESA - European Space Agency

Per rinfrescarvi la memoria su come i GPS calcolano la posizione, andatevi a rileggere questa pagina del Tutorial...
Per avere maggiori informazioni sulla tecnologia impiegata nel sistema EGNOS, il sito di riferimento è quello dell'Agenzia Spaziale Europea, che trovate seguendo questo link: http://www.esa.int/export/esaSA/navigation.html
Per maggiori informazioni sul sistema WAAS, dovrete invece collegarvi a questo sito, gestito dall'Ente GPS americano: http://gps.faa.gov/Programs/WAAS/waas.htm

I risultati nei nostri GPS

Sembra tutto molto difficile, ma di fatto è abbastanza semplice, se ci pensate. Il sistema, gratuito per tutti gli utenti, non è ancora pienamente operativo. Il segnale che è stato messo a disposizione dal primo aprile 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 (e di altre marche) compatibili con questo sistema. Ma bando alle ciance, e gustatevi le schermate di alcuni GPS Garmin con la correzione EGNOS:

GPSMAP 176C		GEKO 201
GPS V	eTrex Venture

Il livello di precisione raggiunto in questi esempi non è il massimo possibile: il sistema EGNOS è in grado di garantire una precisione di due metri, e solo il nostro Venture la ha raggiunta. Questo risultato non ottimale è dovuto alla geometria dei satelliti nel momento in cui abbiamo effettuato il rilevamento, che non era delle migliori. Ciò è chiaramente rilevabile dalle schermate del 176C e del GEKO 201. Come potete vedere dalle schermate, il tipo di ricezione viene definito come "differenziale" (negli strumenti che prevedono questa modalità), rispettivamente 2D o 3D. Inoltre, per tutti i satelliti per i quali viene utilizzata la correzione EGNOS, appare una piccola "D" in basso nella barra di potenza del segnale, ad indicare che quel satellite utilizza una correzione differenziale.
Essendo infine i Garmin degli strumenti progettati negli USA, l'indicazione sullo schermo sarà sempre esclusivamente relativa al sistema WAAS: non preoccupatevene, i satelliti che potete ricevere in Europa sono solo quelli EGNOS.

Istruzioni per l'uso

Come al solito, eccovi le istruzioni su "comefare", nel nostro solito stile. Iniziamo con l'elenco dei GPS compatibili:

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. Non abbiamo ancora effettuato dei test di durata, ma "a braccia" si può dire che potrete aspettarvi una riduzione del 20-30 % della durata rispetto alla modalità "normale".
Inoltre, il sistema WAAS/EGNOS non può essere abilitato se la modalità "salvabatteria" è attivata, per cui avrete il ricevitore sempre in condizione di massimo assorbimento.
Questo ha avuto come conseguenza un generale rallentamento delle operazioni nei nostri strumenti, maggiore nelle unità che hanno un processore meno potente, come ad esempio i piccoli eTrex. Nel GPS V e nel 176C, al contrario, il rallentamento si nota solo se si scorre la mappa con il cursore. Nulla di tremendo, ma è necessario saperlo per evitare di tediare l'assistenza delle Case con telefonate disperate...

Vediamo ora come si abilita la ricezione del segnale WAAS/EGNOS nei GPS.
Prenderemo ad esempio tre modelli dei più comuni: il sempreverde eTrex Vista, l'ottimo GPSMAP 76 ed il GPS V.

eTrex Vista	GPSMAP 76	GPS V
	Nel GPS 76, GPSMAP 76, GPSMAP 76S e nel GPS 72 la procedura è la medesima: premete due volte il tasto MENU per accedere al Menu Principale, quindi selezionate l'opzione "Imposta" per visualizzare la Pagina "Generale" in cui potrete abilitare la ricezione dei satelliti EGNOS.	Nel GPS V la procedura è simile: premete due volte il tasto MENU per accedere al Menu Principale, quindi selezionate l'opzione "Impostazioni" per accedere alla Pagina "Sistema" in cui è possibile attivare la ricezione EGNOS.
	Nei GPS della serie eTrex provvisti del "Click Stick", ovvero il Venture, il Legend ed il Vista, la procedura è leggermente più complessa: da una Pagina qualsiasi, premete il "Click Stick" mentre avete la selezione sull'icona in alto a destra dello schermo, quella con le "paginette". Si apre il menu con la selezione di scelta delle Pagine Principali, selezionate "Menu Principale" e premete il "Click Stick" per accedere alla Pagina "Menu Principale". In questa Pagina, selezionate l'icona "Setup" e cliccate per accedere alla Pagina "Setup Menu". Qui dovrete selezionare l'icona "Sistema" e cliccate per accedere alla Pagina "Sistema", in cui finalmente potrete impostare l'abilitazione della ricezione EGNOS. Ricordate, la ricezione di questo sistema non è prevista negli eTrex gialli e nel Summit.

ATTENZIONE: 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.
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. Se il vostro GPS si ostina a non ricevere alcun satellite EGNOS, contattate l'assistenza Synergy all'indirizzo e-mail support@synergy.it per ottenere le istruzioni necessarie a "resettare" lo strumento, operazione indispensabile in questi casi.

...come al solito...buona navigazione, con 2 metri di precisione!