satellitari multibanda

Perché la tecnologia multibanda? Due chiacchiere con Jared Bancroft, ingegnere di Garmin

Gli amanti dell’avventura utilizzano i dispositivi portatili GPS Garmin da decenni. Dai dispositivi con pulsanti a quelli con touchscreen, dai dispositivi dotati di display piccoli e compatti fino a quelli con schermi più ampi e molto altro ancora. Garmin offre un’ampia gamma di unità GPS concepiti per qualsiasi attività. Azienda leader in questa tecnologia, Garmin ha adottato l’uso di frequenze multi satellite (o multibanda) nei nuovissimi navigatori outdoor. La tecnologia multibanda offre una più precisa localizzazione rispetto ai ricevitori portatili della generazione precedente, oltre ad un miglior livello di rilevamento e ricezione negli ambienti più difficili, quando i segnali vengono riflessi da pareti o canyon e nei casi in cui i segnali vengano disturbati nel passaggio attraverso materiali con alto contenuti d’acqua, come per esempio le foglie di un bosco. Abbiamo chiesto a Jared Bancroft, ingegnere di Garmin, di fornirci ulteriori informazioni, raccontandoci l’evoluzione del sistema di localizzazione satellitare ed esponendo i vantaggi derivanti dall’utilizzo delle frequenze multibanda.

Perché Garmin ha deciso di aggiungere le frequenze multibanda ai suoi dispositivi portatili?

Quando fu inizialmente concepito il sistema GPS, venivano utilizzate due frequenze, la L1 e la L2. La prima era la frequenza pubblica, gratuita e primaria per l’uso da parte di civili. La seconda frequenza (L2) era riservata all’uso militare e poteva essere utilizzata solo con una chiave crittografica. Negli ultimi 40 anni, la comunità GPS si è resa conto di poter modernizzare i segnali e migliorare la precisione ad uso civile, garantendo comunque alle forze armate alcuni privilegi ad essi riservati. Pertanto, è stata aggiunta per il GPS una nuova frequenza, la L5, e, nel 2009, sono stati lanciati in orbita satelliti con questa funzionalità. Le caratteristiche del moderno segnale L5 sono migliori di quelle del segnale L1 e, lavorando simultaneamente, possono offrire una maggiore precisione rispetto a quanto avveniva in precedenza. Quando si utilizza il segnale L5, il ricevitore può sfruttare una tecnologia più evoluta per selezionare i segnali più corretti, migliorando così l’accuratezza della localizzazione.

Perché in precedenza Garmin non utilizzava frequenze multibanda sui suoi dispositivi? Perché ora?

La U.S. Air Force (ora nello specifico la USSF) gestisce la costellazione dei satelliti artificiali. I satelliti ciclicamente devono essere modernizzati e sostituiti. Ma invece di lanciare in orbita un satellite sostitutivo per rimpiazzarne uno vecchio, l’aeronautica militare mantiene l’impianto inalterato per disporre di una costellazione completa per essere attivo al 100%. Anche in caso di avaria. Quando i satelliti di vecchia generazione non funzionano più, vengono spostati in un’altra orbita e sostituiti con i satelliti più recenti. Pertanto, anche se il lancio dei satelliti L5 è iniziato nel 2009, ci sono voluti molti anni per aggiungere altri satelliti alla costellazione. Man mano che venivano aggiunti, i nuovi satelliti modernizzati hanno iniziato a mostrare i loro vantaggi. Anche oggi, alcuni satelliti GPS che non trasmettono sulla frequenza L5 e dovranno essere aggiornati alla fine del loro ciclo di vita. Nel marzo 2021, circa il 52% dei satelliti GPS operava sulla frequenza L5. Entro il 2023, prevediamo che questa percentuale salirà al 71% (ma, naturalmente, ciò dipende dalla forza aerospaziale).

Quale vantaggio offre all’utente la tecnologia multibanda in termini di precisione GPS?

Il vantaggio principale dell’utilizzo di un dispositivo con frequenza multibanda si registra nelle aree in cui si ricevono i segnali GPS di pessima qualità. In questi casi, il ricevitore deve identificare e scegliere quali sono i segnali che risultano riflessi e quali invece sono i segnali diretti. Durante la localizzazione infatti, i segnali riflessi fanno registrare distanze dal satellite imprecise. Se si utilizzano queste distanze imprecise, la localizzazione potrebbe risultare incostante, fuori rotta o inverosimile perché i dati sono discordanti tra loro. In questi casi, la tecnologia L5 fornirà un maggior livello di continuità e precisione rispetto a un dispositivo in grado di leggere il solo segnale L1 tradizionale. Naturalmente, non esiste una soluzione di ricezione definitiva per il GPS; il segnale non verrà sempre rilevato in qualsiasi ambiente, ma, in generale, il risultato della localizzazione sarà comunque migliore rispetto al passato.

In quali situazioni è consigliabile utilizzare un dispositivo multibanda?

Quando la precisione è un fattore molto importante, la tecnologia L5 è imprescindibile. L’altro vantaggio di cui si parla raramente è rappresentato dall’affidabilità, ossia la certezza matematica della precisione dei dati forniti dal ricevitore. La precisione viene generalmente considerata come lo scostamento dal valore reale. Tuttavia, se il ricevitore conoscesse l’esatto scostamento dal valore reale, sarebbe sufficiente fornire aggiungere o sottrarre questo valore. Il ricevitore utilizza invece la coerenza della misurazione per indicare la precisione della localizzazione. La coerenza tra le misurazioni è ciò che indica l’affidabilità. Se tutte le misurazioni corrispondono, si può pensare di disporre di una soluzione affidabile e sicura. Se le misurazioni non corrispondono, non è possibile fare molto affidamento sulla metrica di precisione. In generale, esiste un compromesso in termini di accuratezza e affidabilità. Per ottenere una maggiore affidabilità (o fiducia), in genere è necessario fornire un indicatore meno accurato. Questo approccio non modifica in alcun modo le coordinate che il ricevitore sta calcolando.

Prendiamo, ad esempio, un aereo che sorvola l’oceano. La precisione stimata del ricevitore potrebbe essere di tre metri, ma ciò che conta di più è l’affidabilità di questo valore. Nel settore aeronautico, spesso, è più importante fidarsi di una soluzione rispetto alla precisione. Pertanto, se la fiducia è bassa e la soluzione risulta alquanto rischiosa, il pilota può utilizzare una fonte di navigazione alternativa. Se la fiducia è alta, il pilota può decidere se la precisione di cui dispone è sufficiente per compiere la sua missione (atterraggio o navigazione negli spazi aerei, ecc.).

Con la tecnologia multibanda, si dispone di un maggior numero di informazioni, il che aumenta la fiducia. In questo modo, è possibile fidarsi della propria soluzione più di quanto si faceva in passato.

Ciò significa che gli altri dispositivi Garmin non sono accurati?

I prodotti Garmin sono tra i dispositivi più accurati che i consumatori possono acquistare. La multifrequenza è semplicemente un miglioramento. Anche gli altri sistemi satellitari di navigazione sono dotati della tecnologia L5. Sia il sistema europeo Galileo che il sistema cinese BeiDou dispongono di segnali simili a L5. Ciò consente ai dispositivi di sfruttare più sistemi per garantire una precisione e un’affidabilità ancora maggiori. Per risultati ottimali, si consiglia di utilizzare tutti i sistemi GNSS di cui dispone un prodotto quando si cerca la massima precisione possibile.

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