Il Nuovo Sistema di Controllo Operativo GPS Satellitare OCX

Nel mondo iperconnesso di oggi, dove quasi tutto può essere visto come un nodo su qualche rete, è essenziale poter condividere le informazioni con chiunque ne abbia bisogno, in modo sicuro, rapido ed automatico. In passato,
le informazioni del sistema GPS, come i clock di sincronismo e le correzioni della posizione del satellite, erano disponibili solo attraverso interfacce rigide punto-punto per un numero molto piccolo di utenti specifici. Il sistema di controllo operativo satellitare GPS OCX, anche se compatibile con le interfacce punto-punto esistenti ad uso degli utenti attuali, evolverà in un'unica interfaccia consentendo la condivisione sicura e autenticata di critiche informazioni di sistema per una vasta gamma di utenti certificati e connessi in rete, in modo rapido e preciso, quando e dove sia necessario, migliorando significativamente la tempestività e la qualità del servizio.

Introduzione

Il GPS (Global Positioning System) è un sistema di navigazione radio-satellitare basato sul posizionamento nello spazio. Esso opera in ambienti climatici ed elettromagnetici. Gli utenti del GPS, civili e militari, sono supportati in tutto il mondo nelle operazioni aeree, spaziali, di terra e di mare. Gli utenti del GPS utilizzano i segnali provenienti dal satellite per determinare con precisione la posizione, la velocità e il tempo. Il Nuovo Sistema di Controllo Operativo GPS Satellitare di prossima generazione si chiama OCX. È un sistema di comando e controllo che va a rimpiazzare gli attuali sistemi di controllo di terra, che dovrà essere applicato su tutti i satelliti GPS di nuova generazione (satelliti GPS III). I satelliti GPS III nascono come implementazione dei precedenti satelliti GPS II relativamente all'evoluzione delle funzionalità GPS. Inizialmente previsti per il debutto nel 2014, i satelliti GPS III sono attualmente programmati per il lancio. L'attuale segmento di controllo operativo GPS (OCS), è anche noto come Architectural Evolution Plan (AEP).
L'approccio alle interfacce di segmento terrestre GPS è stato quello di sviluppare singole interfacce punto-punto per ciascun sistema esterno. Conseguentemente alla necessità di nuove tipologie di informazioni e quindi di nuovi dati, relativamente agli esistenti documenti di controllo dell'interfaccia (ICD), sono state create revisioni o nuovi ICD. Ogni ICD ereditato richiede costosi e dispendiosi cicli di sviluppo e arbitraggi per mettere in atto le relative applicazioni e quindi questo approccio punto-punto è risultato via via sempre più rigido e non soddisfacente i requisiti richiesti. L’OCX implementa una moderna e flessibile architettura a garanzia di una grande sicurezza delle informazioni, idonea ad affrontare le minacce informatiche emergenti. Ad esempio, al fine di garantire la massima sicurezza delle informazioni, le Air Force americane stanno adottando un approccio a blocchi per sviluppare l’OCX; con questo metodo, ogni blocco è sottoposto a costanti aggiornamenti per il raggiungimento della piena affidabilità e disponibilità completa dei dati informativi. Il nuovo sistema di controllo satellitare OCX include funzionalità anti-jam e una maggiore sicurezza, accuratezza e affidabilità, ed è basato su una avanzata architettura orientata ai servizi per integrare gli standard di governo degli Stati aderenti. Il programma OCX prevede la realizzazione di un’architettura a 2 blocchi: BLOCCO 1 e BLOCCO 2. Un ulteriore blocco di sottocategoria del BLOCCO 1 è il Blocco 0, utilizzato per supportare il lancio e il monitoraggio dei satelliti GPS III. Il BLOCCO 1 rimpiazza gli esistenti sistemi di controllo GPS ed effettua tutte le operazioni per il controllo di tutte le precedenti versioni di satelliti (GPS IIR, IIR-M e IIF) e delle precedenti tipologie di segnali (L1 C/A, L1P(Y), L2P(Y)). Il BLOCCO 1 realizza, inoltre, tutte le operazioni di predisposizione per il comando e controllo dei satelliti GPS III. Il BLOCCO 2 effettua il controllo operativo del nuovo sistema internazionale di segnalazione civile L1C in conformità all’accordo del 2004 degli Stati dell’Unione Europea. Il BLOCCO 2 realizza anche il controllo del moderno segnale relativo al codice Militare M-Code.

L’Attuale Sistema di Controllo Operativo di Segmento Satellitare OCS

Il sistema di controllo GPS satellitare OCS, in fase di upgrade verso il più evoluto OCX, realizza il monitoraggio, il controllo e la correzione orbitale della costellazione di satelliti di generazione GPS II. La Figura 1 mostra la mappa del sistema di controllo segmento GPS OCS.

Figura 1: Sistema GPS OCS (fonte GPS.Gov)

Il sistema OCS, costituito dall’architettura AEP (Architecture Evolution Plan Operational Control System), controlla il lancio e l’operatività dei satelliti nonché la risoluzione delle anomalie. L’OCS aggancia e traccia il satellite dopo il lancio, fornisce i dati di test una volta che i satelliti sono in orbita, quindi predispone le operazioni per il controllo e la manovra dei satelliti in orbita, effettua anche la manutenzione generale della costellazione di satelliti. Le orbite sono tracciate mediante una rete di stazioni di monitoraggio distribuite in tutto il mondo. I comandi e le correzioni di orbita sono inviati da quattro stazioni di terra dedicate a Cape Canaveral, Ascensione, Diego Garcia e Kwajalein. Già dall’inizio del primo lancio dei satelliti GPS, l'OCS è stato costantemente aggiornato seguendo l’evoluzione tecnologica e delle funzionalità dei satelliti, garantendo il pieno controllo della costellazione GPS. Con l’avvento ed il lancio dei satelliti GPS III, l'OCS viene gradualmente sostituito dal Sistema di controllo operativo OCX.

Il Nuovo Sistema di Controllo Satellitare OCX

Il GPS è un sistema di radio-navigazione satellitare per l’utilizzo in ambito militare e civile, che comprende tre segmenti principali: il segmento utente, il segmento spaziale e il segmento di controllo, costituito da stazioni di controllo e antenne di terra.
Il programma OCX è stato realizzato per gestire separatamente i segmenti di controllo e spaziali. La rapida evoluzione delle tecnologie e le importanti richieste provenienti dai programmi militari, rendeva impellente la necessità di una maggiore specializzazione dei sistemi di controllo dei satelliti, specialmente quelli di nuova generazione GPS III, pur garantendo il controllo e la piena funzionalità di gestione dei satelliti di generazione precedente GPS II. Rispetto all’OCS, l’OCX consente una maggiore precisione della posizione GPS, della navigazione e della sincronizzazione. Inoltre, le funzionalità di sicurezza sono costantemente aggiornate per la prevenzione degli attacchi informatici, incrementando così la potenzialità di controllo di un maggior numero di satelliti della costellazione. A fronte di questa maggiore potenza dell’OCX rispetto all’OCS, viene richiesto il potenziamento software e hardware, in particolare per l’hardware viene previsto un incremento di nuovi ricevitori GPS installati nelle stazioni di monitoraggio distribuite a livello globale per il monitoraggio di tutti i segnali GPS. Anche le antenne di terra dovranno essere potenziate ed aggiornate contro gli attacchi informatici. La Figura 2 mostra una schematizzazione del sistema OCX. [...]

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