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Decodifica: comparazione di Almanacchi, Rinex, Effemeridi
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di Walter DJ9VF
(Traduzione e adattamento dal francese di Aki IZ0MVN)

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Da qualche anno, il costo ridotto e la facilità d'impiego delle apparecchiature GPS ci fanno dimenticare i prodigi raggiunti delle diverse tecnologie. Il calcolo così preciso delle coordinate di un viaggiatore, di un veicolo, o di una sonda, quest'ultima nelle tre dimensioni, è possibile soltanto avendo buone previsioni delle traiettorie orbitali di ogni satellite della costellazione GPS.
Queste posizioni orbitali possono essere gestite preventivamente grazie agli Almanacchi del giorno prima ma una precisione a dieci metri o, ancora, al metro non può essere ottenuta se non usando le Effemeridi trasmesse in tempo reale dagli stessi satelliti; effemeridi che tengono conto, praticamente in modo continuo, degli scarti di traiettoria misurati dai RADAR di inseguimento statunitensi.

Obiettivi per l'inseguimento delle RS con Sonde Monitor

- dati che permettono di prevedere le traiettorie orbitali dei satelliti GPS;
- Comparazione sulla precisione ottenuta per la decodifica delle coordinate delle RS92 facendo uso dei dati di ciascuno dei 3 tipi seguenti: Almanacco, RINEX oppure Effemeridi;
- Come e dove recuperare questi tre diversi tipi di dati predittivi;
- Interesse ad utilizzare un "GPS su porta USB".

Tappa precedente

Decodifica delle coordinate di una sonda di tipo RS92SGP con l'aiuto di un Almanacco

Elementi orbitali dei satelliti GPS

La Radiosonda di tipo Vaisala RS92 non invia direttamente le proprie coordinate GPS, che devono dunque essere calcolate alla ricezione. La ragione risale alla concezione stessa del suo ricevitore GPS, semplificato e sicuramente, così, meno costoso; la scelta del trattamento dei dati "grezzi" dei satelliti da parte delle stazioni a terra, richiede notevoli calcoli ma offre anche, dall'origine, possibilità di costanti miglioramenti.
Di contro, il programma di decodifica, quale Sonde Monitor, richiede, oltre alla ricezione dei segnali GPS "bruti" ritrasmessi dalla sonda, di avere anche i parametri che definiscono le traiettorie dei satelliti a partire dalle tre variabili seguenti:
- Almanacco (dati quotidiani di traiettorie, predetti di un giorno);
- RINEX (dati quotidiani più dettagliati, predetti di un giorno);
- Effemeridi (previsioni praticamente in tempo reale); esse sono ritrasmesse da ogni satellite e sono acquisibili con un GPS, in stazione (per esempio con un semplice "mouse GPS").
Prima di decodificare le coordinate di una RS come nella tappa 5 si deve scegliere quali parametri di dati orbitali sono disponibili e saranno, poi, usati.
Scelta:
A per l'Almanacco, R per RINEX e, infine, E per le Effemeridi.
Per la nostra caccia è bene avere il maggior numero di parametri possibili poiché l'impossibilità di recuperare un tipo di parametri, o anche la loro alterazione, sarà compensata dall'uso di un altro tipo; così anche questo ci condurrà al successo!


Comparazione sullo scarto di posizione ottenuto per le coordinate della sonda

Queste tre varianti permettono di ottenere più o meno precisione; lo scarto di posizione sarà, altresì, più o meno importante. Valori empirici di questi scarti, in funzione del tempo, sono dati sul diagramma a lato.
Le coordinate ottenute da un file Almanacco (file di 7 kbyte solamente) non possono presentare una precisione migliore di +/- 50 metri, che degrada sul filo dei giorni. Questa variante non deve, tuttavia, essere disdegnata poiché, se per 3 giorni non si ha accesso ad una base di dati Internet, essa permetterà ancora di ottenere una buona precisione (v. curva
A).
Molto migliore è il risultato ottenuto dai dati RINEX; le traiettorie orbitali sono molto meglio definite, con numerosi parametri correttivi; questo tipo di file, più pesante, presenta una dimensione di circa 260 kByte. Sfortunatamente, la sua validità non supera un giorno; poi, questa precisione si degrada e dopo due giorni lo scarto ottenuto sarà più ridotto con l'uso di un Almanacco (v. curva
R).
Infine, la migliore precisione possibile è ottenuta attraverso i dati delle Effemeridi. Questi file "E" si possono ricevere direttamente da ognuno dei satelliti GPS e, per esempio, connettendo al PC un "mouse GPS" in dialogo con il programma SondeMonitor. Questi dati, tuttavia, hanno una validità molto breve; dopo un'ora solamente, la grande precisione ottenuta va a degradarsi (v. curva
E).


Dove recuperare i file dati che definiscono le traiettorie dei satelliti GPS

· ALMANACCO:
Questi dati sono messi a disposizione su Internet dal U.S. Department of Homeland Security. Si tratta sempre del file del giorno prima. Lo si può recuperare sia da una scorciatoia sotto Sonde Monitor, sia all'indirizzo seguente:
- http://celestrak.com/GPS/almanac/SEM/2010/
o, ancora, sui siti ARINC (v. pagina collegamenti).
Questo file chiamato " current.AL3 " (numero del giorno dell'anno) oppure "xyz" per CELESTRAK deve essere registrato nella cartella "\log files" di Sonde Monitor.

· RINEX:
Questi dati per il 2010 possono essere recuperati all'indirizzo:
ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/data/daily/2010/brdc/
o, ancora, sul sito CORS (v. pagina collegamenti).
Prendere gli ultimi dati disponibili (numero del giorno) e scompattarli prima di registrarli nella cartella "\log files" di SondeMonitor.
Ci si può anche servire di questi dati in un "post-processo", per esempio all'indomani di un recupero, per comparare le ultime coordinate ricevute con quelle del posto di caduta reale (v. tappa 7).

· EFFEMERIDI attraverso un "mouse GPS" o altro GPS:
E' necessario usare un GPS che possa dialogare in protocollo SIRF (e non necessariamente una testina di ricezione SIRF da verificare con dei commenti); un " mouse GPS " poco costoso (40 Euro) è, per esempio, il: NL-302U di Navilock.




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