Quanti satelliti GPS?

Quanti sono i satelliti GPS? Quando si parla del numero di satelliti della costellazione GPS, capita di trovare fonti contrastanti.Uno degli errori più comuni è quello di indicare il numero di satelliti con 24+3 (dove i 24 sarebbero i satelliti attivi più 3 di riserva).

In realtà è da molti anni che tale cifra è stata superata: i satelliti attualmente attivi sono ben 31 a cui si aggiungono altri di riserva (solitamente satelliti "anziani", ma ancora funzionanti e riattivabili in caso di necessità).

I "24 più 3" sono i satelliti della costellazione completa, come fu definita in fase di progetto, per assicurare la copertura globale. La costellazione di 24 satelliti fu completata nel 1993.

Per una situazione aggiornata, si possono consultare le seguenti fonti:

http://gps.gov/systems/gps/space/     (Pagina introduttiva con molte spiegazioni e link a fonti di approfondimenti)

http://www.navcen.uscg.gov/?pageName=GPSSOI  (Pagina della guardia costiera statunitense sul GPS)

Se invece vi interessa avere informazioni relative alla costellazione Glonass, qui trovate le informazioni che vi servono: http://www.glonass-ianc.rsa.ru/en/GLONASS/
Attualmente la costellazione Glonass ha 24 satelliti attivi, ma altri saranno attivati presto per migliorare le prestazioni di localizzazione.

Stato della costellazione Glonass

Una delle domande più frequenti è: perché tanti satelliti quando ne bastano 4 per determinare la posizione?

Innanzitutto perché per avere copertura globale i 4 satelliti devono essere visibili da ogni parte del globo.

Per raggiungere tale obiettivo, ne basterebbero comunque meno di 31.

Avere un numero maggiore di satelliti porta ulteriori benefici, perché permette di aumentare sia l'accuratezza della posizione sia la possibilità di avere fix in condizioni "disagiate" dove il segnale è parzialmente oscurato.

Per avere una panoramica più dettagliata del beneficio che comporta avere un maggior numero di satelliti, potete approfondire con questi altri post:
Glonass? Si, grazie!  Spiegazione sui benefici dell'utilizzo congiunto di GPS+Glonass

 HDOP in pratica      Spiegazione sull'HDOP

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Glonass? Si, grazie!

Stanno cominciando ad apparire sul mercato nuovi dispositivi che permettono di utilizzare anche il sistema Glonass (l'equivalente russo del GPS) oltre al GPS (e il primo sarà probabilmente iPhone 4S)
Ma quali sono i benefici dell'utilizzo di Glonass?
Il beneficio principale è quello di avere molti più satelliti disponibili in qualsiasi momento. Questo si traduce in maggior precisione e maggiore probabilità di poter avere un fix valido rispetto all'utilizzo del solo GPS.

Ovviamente la domanda ovvia è: ma se ci sono già 12 satelliti GPS in vista, a cosa servirebbero i satelliti Glonass?
Quando abbiamo la possibilità di avere 12 satelliti utilizzabili, il vantaggio di avere ulteriori satelliti utilizzabile e' marginale.
Le cose pero' cambiano radicalmente in tutte quelle situazioni di navigazione in cui, per vari motivi, il numero di satelliti GPS utilizzabili è decisamente inferiore. L'esempio classico e' il canyon urbano, dove a causa dei palazzi la visibilità del cielo è limitata.
Vediamone l'effetto attraverso una simulazione. La simulazione prende in considerazione le due costellazioni, con i dati aggiornati al 17 Ottobre, per un ricevitore che si trovi a una latitudine di circa 45°.

Il grafico seguente mostra il numero di satelliti visibili con solo GPS e GPS+Glonass, in condizioni di cielo aperto (l'elevazione minima è impostata a 5° sopra l'orizzonte)

Satelliti Visibili (Soglia di Elevazione 5 gradi) - click per ingrandire

Si può notare che utilizzare Glonass aumenta il numero di satelliti utilizzabili, ma in questo caso i miglioramenti saranno marginali in quanto il ricevitore può già lavorare in condizioni ottimali con i 10-12 satelliti GPS.

Ora simuliamo un canyon urbano, usando una maschera di elevazione di 30° (condizione in cui i satelliti che hanno elevazione minore di 30° sono inutilizzabili dal ricevitore).

Satelliti Visibili (Soglia di Elevazione 30 gradi) - click per ingrandire

Si può facilmente notare che il solo GPS offre prestazioni basse (sono visibili mediamente solo 4-5 satelliti con un minimo di soli 3 satelliti), mentre includendo Glonass il ricevitore può lavorare in condizioni decisamente più favorevoli (6 satelliti minimo, con una media di circa 8 satelliti) .

Considerando le dovute approssimazioni, possiamo ricordare che il ricevitore può lavorare, in condizioni normali, con un minimo di 3/4 satelliti e che le sue prestazioni in termini di accuratezza crescono al crescere del numero di satelliti utilizzati. Le prestazioni crescono notevolmente quando passiamo dai 3 fino ai 7-8 satelliti, poi salgono sempre piu' marginalmente oltre i 10. L'ulteriore aumento oltre i 10 del numero di satelliti utilizzati ha impatto marginale.

Vediamo come varia il parametro dell'HDOP usando il solo GPS e GPS+Glonass (più basso è meglio) nelle due condizioni simulate (5 gradi e 30 gradi di soglia di elevazione).

HDOP - click per ingrandire

Si può vedere come il vantaggio sia marginale con soglia di elevazione a 5 gradi(il solo GPS ha valori ottimali di HDOP), ma che quando si passa a 30 gradi di elevazione la situazione cambia radicalmente. GPS+Glonass mantengano valori ottimali di HDOP, mentre usando il solo GPS di possono notare dei picchi nei valori di HDOP(che evidenziano condizioni di ricezione sfavorevoli).

  Ricordiamo che l'HDOP è un parametro che indica la bontà della geometria dei satelliti, ma non e' una misura diretta dell'accuratezza della posizione calcolata (anche se generalmente a valori alti di HDOP corrisponde scarsa accuratezza e viceversa).

La simulazione è stata realizzata usando il software gratuito Trimble Planning.

Lo potete trovare qui: http://www.trimble.com/planningsoftware_ts.asp

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