Politecnico di Torino

Anno Accademico 2015/16

02LPXOT
Satellite navigation systems

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Delle Telecomunicazioni (Telecommunications Engineering) - Torino

Docente	Qualifica	Settore	Lez	Es	Lab	Tut	Anni incarico
Dovis Fabio	O2	IINF-03/A	60	0	0	0	19

SSD	CFU	Attivita' formative	Ambiti disciplinari
ING-INF/03	6	B - Caratterizzanti	Ingegneria delle telecomunicazioni

Presentazione

The course is taught in English.

L'insegnamento introduce le tecnologie all'avanguardia per il radio posizionamento e la radionavigazione, basati sull'utilizzo di sistemi globali di navigazione satellitare, quali ad esempio lo statunitense Global Positioning System (GPS) ed il sistema europeo Galileo. Sono presentati i principi di base del posizionamento, sono descritti i sistemi satellitari e i segnali e si pone particolare enfasi sul progetto dei ricevitori di utente e sugli stadi di elaborazione del segnale.

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione dei principi di funzionamento del posizionamento satellitare, e dei fattori che ne influenzano le prestazioni
Conoscenza dei sistemi satellitari per la radionavigazione e comprensione dei criteri di progetto
Conoscenza del formato dei segnali utilizzati e capacità di progettare segnali secondo criteri che li rendano adatti ad applicazioni di radio-posizionamento (codici, modulazioni, tecniche di multiplexing).
Conoscenza delle fonti di errore e degli effetti della propagazione in spazio libero e in atmosfera, e comprensione dei loro effetti sulle prestazioni di posizionamento; capacità di utilizzo di modelli per la correzione dell'errore sistematico sulle misure del ricevitore
Conoscenza e comprensione dell'architettura dei ricevitori, con particolare riferimento alla parte di elaborazione digitale dei segnali in banda base, e degli stadi di acquisizione e inseguimento dei segnali (utlizzo di Delay Lock Loop e Phase Lock Loop)
Capacità di progetto di algoritmi semplici di acquisizione e inseguimento di segnali GNSS
Conoscenza delle principali applicazioni del posizionamento satellitare

Prerequisiti / Conoscenze pregresse

Principi di teoria dei segnali e comunicazioni elettriche, a livello corrispondente alla conclusione della laurea di I livello in Ingegneria Elettronica o delle Telecomunicazioni. Conoscenza e comprensione della rappresentazione spettrale dei segnali. Conoscenza dei principi di conversione analogico/digitale e dell'elaborazione digitale dei segnali. Comprensione delle caratteristiche delle modulazioni e della ricezione di segnali elettromagnetici. Elementi di base di Elettronica applicata.

Programma

Tecniche di localizzazione e posizionamento (6 ore):
- Tecniche di stima della posizione basate sulla direzione di arrivo, tempo di arrivo e osservazione della differenza dei tempi di arrivo
- Metodi conici, sferici, iperbolici
- Cause di incertezza
Principi di base sui sistemi di riferimento e orbite satellitari (4 ore)
Principi di radionavigazione (8 ore):
- stima della posizione
- diluizione geometrica della posizione
Descrizione del sistema GPS (6 ore):
- Architettura del sistema
- Proprietà dei segnali
- Generazione dei codici
- Il problema dell'integrità
Errori di stima della pseudodistanza (6 ore):
- Sorgenti di errore
- Modelli di correzione
I segnali dei sistemi GNSS moderni (6 ore):
- Modulazioni Binary Offset Carrier
- Multiplazione dei segnali
- Il sistema Galileo
Architettura dei ricevitori GNSS (10 ore):
- Front-end e conversione A/D
- Acquisizione dei segnali GNSS
- architetture di inseguimento di codice e portante
- stima delle pseudodistanze
- effetti di multipath
Applicazioni GNSS (4 ore):
- GNSS differenziale
- integrazione con sistemi di comunicazione
- Assisted GNSS

Si svolgeranno inoltre esercitazioni su tutti gli argomenti dell'insegnamento (10 ore).

Organizzazione dell'insegnamento

Le esercitazioni in aula riguardano esempi di applicazione di quanto trattato nelle lezioni teoriche. Le esercitazioni hanno come obiettivo l'acquisizione della capacità di risolvere semplici progetti di sistemi di posizionamento e di uso di tecniche base di elaborazione del segnale. Le esercitazioni sono svolte rendendo disponibile agli studenti i testi degli esercizi in anticipo, mentre in aula vengono fornite le soluzioni con le relative spiegazioni.

Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico

I testi di riferimento, sono:

Kaplan, E. D., Hegarty C.H. Understanding GPS: principles and applications (II edition), Artech House, Norhood, MA, 2006
Parkinson B., Spilker J. J. , Global Positioning System: theory and applications, Vol. I e Vol. II, American Institute of Aeronautics, 1996.
Misra P., Enge P. Global Positioning System: Signals, Measurements, and Performance, Ganga-Jamuna press (http://www.navtechgps.com/)

Il materiale didattico (copia dei lucidi, note preparate dal docente, esempi di esami scritti ed esercizi) sarà fornito dal docente titolare dell'insegnamento e messo a disposizione sul sito web del portale della didattica.

Criteri, regole e procedure per l'esame

L'esame finale consiste in una prova scritta, fatta di due parti. Un test a risposte multiple verificherà le conoscenze teoriche e un esercizio numerico servirà a valutare la capacità di applicare dei concetti appresi. Il tempo totale assegnato per la soluzione è di 2 ore ed il voto finale si ottiene come media pesata del voto del test e dell'esercizio. Non è prevista una prova orale.

Orario delle lezioni

Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2015/16