Studio ed implementazione di algoritmi per la correzione degli errori ionosferici nella navigazione GPS per applicazioni CubeSat

L’elaborato finale di laurea è concepito contestualmente al progetto di realizzazione di un CubeSat presso i laboratori del Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale (CIRI – Aerospace) dell’Università di Bologna. Essendo questo interamente realizzato con componentistica COTS e assoggettato a potenze di calcolo limitate, si rende necessaria una affidabile ma semplice soluzione del cosiddetto “problema di navigazione”. Il payload del CubeSat sarà infatti un ricevitore GNSS: il fine della missione è quello di testarne l’effettiva capacità di navigazione autonoma, fonte di diversi vantaggi tra cui riduzione dei costi e possibilità di avere informazioni real-time sulla posizione da rendere disponibili a tutti i sottosistemi. Il seguente elaborato riprende quanto già studiato per il progetto, ossia la determinazione della posizione tramite algoritmo “kinematic”, mettendo a punto lo stesso con lo scopo di migliorarne le prestazioni tramite lo studio e l’implementazione di modelli in grado di tenere conto dell’effetto di ritardo nella propagazione dei segnali dovuto alle caratteristiche della ionosfera, le quali introducono un errore significativo nella determinazione della posizione. Attualmente in orbita si trova il satellite ESEO, lanciato con successo lo scorso dicembre dopo diversi anni di sviluppo a cui ha attivamente preso parte l’Università di Bologna, punto di riferimento per la missione. Per testare l’effettiva validità dei modelli ionosferici rinvenuti in letteratura per applicazioni di navigazione CubeSat e valutare l’affidabilità degli algoritmi implementati, sono stati utilizzati i dati raccolti dal ricevitore di ESEO nel corso di un test effettuato a Nottingham per la validazione dello stesso. Tramite un apposito software è stata simulata la costellazione GPS, fornendo un log di output delle posizioni e delle velocità “reali” (in realtà, simulate) e inviando al satellite le osservabili grezze da elaborare.