“Sistemi e Servizi LocationBased” (Ottavio Crivaro)

Il GPS è un sistema di localizzazione che utilizza i segnali emessi da una costellazione di 24 satelliti militari USA.

Il sistema è stato dichiarato “fully operational” nel 1995 dopo più di venti anni di attività di ricerca, implementazione e test e attualmente è utilizzato anche in applicazioni commerciali e pubbliche.

Come UL-TOA ed E-OTD, GPS è un sistema di localizzazione basato sulla stima dei tempi di percorrenza di segnali e sulla triangolarizzazione delle distanze.


I satelliti GPS trasmettono continuamente un flusso di bit che contiene l’indentificativo satellite (Sat ID), il tempo GPS e la traiettoria del satellite (almanacchi ed effemeridi).

Il ricevitore cerca i segnali dei satelliti nella volta celeste e decodifica le informazioni necessarie per effettuare la stima della posizione.


Quando si accende un ricevitore GPS questo ha uno spazio tridimensionale (S/T/F) da controllare per acquisire e demodulare i segnali dei satelliti. Per ricevere questi primi segnali è necessario che l’antenna abbia il minor numero di “ostacoli” (es: edifici).

Questi sono i tre casi tipici allo startup:
• Cold Start - 12 minuti (2 minuti se l’almanacco è già presente).
• Warm Start - ~1 minuto, già presenti posizione, ora e almanacco.
• Hot Start - ~15 secondi con l’ultima posizione calcolata massimo un minuto prima.

 

TOA = TH + TP + TT + TE

TH Clock del ricevitore TP Ritardo di propagazione TT Tempo di trasmissione TE Errore

TdOA = TOA¹ - TOA² = (TP¹ - TP²) + (TT¹ - TT²) + (TE¹ - TE²)

(TT1 - TT2) = 0, rete sincrona
TdOA¹² = (TP¹ - TP²) + 
TdOA¹³ = (TP¹ - TP³) + 
TdOA²³ = (TP² - TP³) + 
 

Il sistema GPS è accurato ma:

• servono ricevitori GPS specifici (installati sul telefoni da localizzare) non è utilizzabile in ambito indoor ed ha scarsi risultati quando la visibilità dei satelliti è parzialmente oscurata (urban canyon).
• il tempo di calcolo della prima posizione è molto elevato a meno che il ricevitore non sia continuamente attivo (problemi di consumo).


Assisted GPS
Per migliorare le performance del GPS convenzionale (risparmio energetico e TTFF minore) si è pensato alla possibilità di “aiutare” il ricevitore GPS nel momento in cui questo ha la possibilità di esser connesso ad una rete mobile.

Il sistema Assisted GPS è basato su una combinazione di informazioni ricevute via satellite e via rete cellulare.


A- GPS fornisce sostanziali miglioramenti nel:
• Tempo di calcolo della prima posizione
• Durata della batteria
• Sensibilità di ricezione
• Costi dei terminali

A-GPS - improvement in TTFF


Pro e Contro

Vantaggi: Basso impatto sulle infrastrutture di rete Performance eccellenti outdoor. Svantaggi: Grosse modifiche sui terminali 0% di penetrazione allo start-up Indoor non da misure migliori.
 

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