Dopo 17 anni di lavoro e un investimento da 10 miliardi di euro, da oggi Galileo è finalmente in funzione. Un evento che passerà alla storia perché stiamo parlando del primo sistema di navigazione satellitare europeo, alternativo allo statunitense GPS e al russo GLONASS.

Galileo su Smartphone e tablet

La domanda che molti si stanno ponendo in queste ore è: posso usare Galileo? Come lo devo impostare? La dottoressa Patrizia Tavella, coordinatrice del progetto Demetra presso l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, ci aveva spiegato a tempo debito che “ci vorranno dei ricevitori adatti a ricevere il segnale Galileo. In realtà adesso si cerca di lavorare con interoperabilità, nel senso che si producono ricevitori che ricevono sia il segnale Galileo sia quello GPS, quindi non c’è bisogno di scegliere quale dei due si vuole usare. Ci sono anche altri sistemi di navigazione come il Glonass russo e il BeiDou cinese, per questo esistono ricevitori detti multicostellazione che sono capaci di ricevere tutti i segnali, per cui l’utente non deve decidere che ricevitore comprare. Sicuramente c’è già l’accordo fra GPS e Galileo, quindi i ricevitori commerciali e quelli in corso di sviluppo supportano GPS e Galileo. Quelli vecchi con il solo GPS non riceveranno Galileo”.

Il primo punto fermo è quindi che non dovremo fare nulla per usare Galileo: se il nostro terminale lo supporta, in automatico capterà e userà il suo segnale invece di quello GPS quando disponibile, e in caso di migliore ricezione. Come avviene adesso con GLONASS per intenderci. Questo perché Galileo è nato per essere compatibile con GPS, di modo che sia anche relativamente poco costoso e facile da integrare nei ricevitori GNSS esistenti.

Andando oltre, per sapere se il vostro smartphone/tablet supporta Galileo dovete prima di tutto sapere qual è il SoC installato, ossia il chip in cui sono integrati processore, grafica e sistemi di comunicazione. Fabio Iaione, Country Manager Italia di Qualcomm, ci ha confermato che i chip compatibili sono i Qualcomm Snapdragon 427, 435, 617, 625, 626, 650, 652, 653, 820, 821 e 835, oltre agli Snapdragon Wear 1100 e 820 Automotive. Qualcomm supporterà Galileo anche con tutti i chipset futuri. Quanto al layer software, Galileo è presente nei software consegnati dal 2016 in poi.

A questo si aggiungerà un necessario aggiornamento software, già compreso nella nuova release di Android, Nougat.

Per la cronaca il primo dispositivo in commercio che supporta ufficialmente il sistema di navigazione Galileo è l’Aquarius X5 Plus di BQ, basato sul processore Qualcomm Snapdragon 652. L’aggancio al sistema satellitare Galileo sarà possibile tramite un aggiornamento software in arrivo entro fine anno. Questo smartphone offre una scocca metallica, schermo IPS 5 pollici Full HD, batteria da 3200 mAh, SoC Qualcomm Snapdragon 652, 2 o 3 GB di RAM, 16 o 32 GB di memoria interna, fotocamera posteriore da 16 Mpixel con sensore Sony IMX298, obiettivo f/2.0, flash dual tone ed autofocus a rilevamento di fase, e fotocamera frontale con sensore Sony IMX219 da 8 Mpixel. Inoltre integra lettore di impronte digitali e modulo NFC.

Per saperne di più: Galileo, il sistema satellitare presto in uno smartphone BQ

Il sito ufficiale della European Global Navigation Satellite Systens Agency specifica inoltre che la prossima generazione di prodotti con sistema operativo Android 7.0 Nougat consentirà l’accesso ai dati del GNSS tramite nuove API Google.

Abbiamo chiesto a Fabio Dovis, professore di Ingegneria industriale e dell’informazione al Politecnico Torino, dal punto di vista dell’utente comune cosa cambia oggi?

“Certamente qualcosa cambierà, non è detto nell’immediato perché bisognerà avere dei ricevitori che usano anche i satelliti di Galileo. Però il passo che è stato compiuto oggi di dichiarare il servizio usabile invoglierà anche i produttori di chip e ricevitori a supportare che Galileo. Magari non è un cambio che vedremo da domani ma è sicuramente il futuro.

Quello che cambia per l’utente per l’utente del mass market (ossia per navigatori dell’auto, smartphone e via dicendo) è soprattutto la disponibilità del servizio, finora ci siamo basati solo sul GPS ; avere più satelliti e un’altra costellazione fa sì che sia più alta la probabilità di vederli anche quando siamo nelle strade strette in centro città, o in zone per vegetazione fitta il GPS non funziona molto bene. Avere più satelliti rende il servizio più disponibile.

Certo bisogna avere un ricevitore che usa sia il GPS sia Galileo. Ci potrebbero essere dei ricevitori che li usano insieme o separatamente, però sarà molto più vero per le applicazioni professionali.

Il vero vantaggio di Galileo è che una soluzione civile e non gestita da militari, il che rende Galileo un servizio affidabile perché il pulsante per spegnerlo non è in mano e un esercito. Adesso se compriamo anche un ricevitore per l’auto fra i disclaimer sulla scatola ce n’è uno che dice che nessuno garantisce che il GPS funzionerà; come dire: nessuno può denunciare il dipartimento della difesa americano per un incidente causato dalla mancanza di segnale GPS. È un elemento fondamentale per i trasporti, se si pensa che in futuro con il segnale satellitare si guideranno arerei, treni, e altro che richiederanno che il sistema di navigazione sia sempre disponibile. Questa è la prima grossa differenza fra Galileo e gli altri sistemi”.

Servono chip differenti perché c’è una differenza di funzionamento fra il segnale GPS e quello di Galileo?

“Anche qui c’è da distinguere fra l’applicazione comune con il segnale che ci arriva gratuitamente, ma senza protezione (l’open service di Galileo, che è confrontabile con il GPS attuale), e i segnali professionali. La costellazione infatti trasmette anche segnali – sempre per il posizionamento, gli E5 – che invece hanno livelli di garanzia maggiori. Il segnale è più complesso da elaborare e il chip che dovrebbe farlo se messo in un telefonino esaurirebbe la batteria in un minuto, mentre su un aereo avrebbe prestazioni di alto livello. Galileo quindi ha un ventaglio di segnali più alto rispetto a quelli dell’attuale GPS che hanno come target diversi livelli di affidabilità e di accuratezza della precisione, e livelli di servizi conseguenti”.

È necessario che smartphone e altri supporti consumer abbiano requisiti di autonomia particolari?

“Sull’open service il design del segnale è stato fatto in modo da non complicare troppo l’apparato di ricezione rispetto alla tecnologia già usata per il GPS. Quando si parla di interoperabilità dei due sistemi (GPS e Galileo) non significa che sono gestiti insieme – non è possibile dato che uno è militare e l’altro civile. Ma il segnale gratuito è stato pensato affinché con un minimo di variazione della complessità del chip si possa ricevere sia GPS che Galileo con consumi e potenza simili”.

Dal punto di vista mass market, l’arrivo di Galileo prospetta l’esordio di nuove applicazioni?

“Il segnale di Galileo permette di avere di avere prestazioni migliori rispetto al GPS. Se mi accontento di avere le stesse prestazioni del GPS, a parità di costo, di consumo di potenza eccetera, ottengo lo stesso tipo di qualità della posizione. Però sfruttando caratteristiche all’interno del segnale c’è la possibilità di ottenere una maggior accuratezza. Per esempio in ambienti urbani con un costo limitato Galileo mi permette di migliorare l’accuratezza e questo può abilitare applicazioni che in questo momento non sono fattibili, o che magari sono state pensate ma non implementate. Pensiamo per esempio a tutto il discorso dei veicoli autonomi o della guida dei droni, che richiedono l’intervento umano al momento perché manca quell’accuratezza nella posizione che sarebbe necessaria. Non ci saranno invece novità sul fronte indoor”.

Quanto alla sicurezza ci sono delle novità?

“Per il futuro il segnale di Galileo conterrà anche una piccola chiave di criptazione che sostanzialmente ci serve per fronteggiare uno dei rischi più grandi nella navigazione satellitare sta diventando anche in ambito civile la trasmissione di segnali fatti come la trasmissione di Galileo ma fatti da ricevitori terrestri. Per esempio se pago l’autostrada in funzione di un sistema basato sulla mia posizione, potrei voler far credere al mio ricevitore di essere da un’altra parte in modo tale da non pagare. La piccola chiave di crittazione dentro al segnale fa sì che si possa riconoscere il segnale vero e non uno trasmesso da uno spoofer. È un elemento abilitante di tante applicazioni che magari ci sono già ma che sono hakerabili in qualche modo. Se posso avere la certezza che il mio sistema usa solo segnali provenienti dai satelliti tutto cambia”.

Test preliminari

GSA vuole che la comunità degli sviluppatori utilizzi i segnali Galileo per migliorare le proprie applicazioni. Sono stati condotti test approfonditi in cui erano coinvolti lo European Commission’s Joint Research Centre (JRC) e il dispositivo BQ di cui abbiamo parlato.

In linea di massima, esistono due categorie principali di ricevitori GNSS: quelli di precisione professionale e quelli per il mercato di massa (che al momento sono a singola frequenza). I modelli professionali vengono utilizzati per applicazioni che richiedono elevata precisione; quelli per il mercato di massa riguardano chipset integrati nei navigatori, in smartphone e tablet, oltre che nei droni a basso costo e nei dispositivi indossabili.

Nei test sono stati sottoposti alla prova di conformità con Galileo ed aspetti che riguardano le interferenze un totale di sette ricevitori di precisione.

Michele Bavaro del JCR ha spiegato che “Galileo è diverso dall’attuale sistema GPS. Ha più segnali e una migliore precisione. Essenzialmente reputo che sia il futuro della navigazione“, alla luce di risultati delle simulazioni e del collaudo vero e proprio con segnali Galileo combinati a quelli GPS in situazioni sia statiche che mobili.

Più in dettaglio Bavaro ha spiegato le prestazioni dei segnali combinati (GPS + Galileo) erano sempre migliori in entrambi gli scenari di prova. La precisione durante il test in movimento ha potuto essere valutata solo parzialmente a causa del numero limitato di satelliti Galileo disponibili al momento delle prove.

Sul sito GSA è spiegato che i segnali Galileo E1BC si sovrappongono in frequenza con quelli GPS L1, quindi non sono necessari circuiti a radiofrequenza aggiuntivi all’interno dei chip GNSS, semplicemente una potenza di elaborazione sufficiente per l’elaborazione del segnale. La modulazione BOC (Binary Offset Carrier) utilizzata da Galileo è più robusta rispetto a quella GPS nella maggior parte delle architetture, ne consegue che consente una precisione tre volte superiore a quella del GPS legacy.

Quindi Galileo è più efficiente rispetto al GPS?

Il professore Mattia Giovanni Crespi del Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale dell’Università La Sapienza di Roma ci ha spiegato che concorda con questa conclusione.

“Confermo. Il segnale Galileo che tutti i nostri sensori compresi quelli degli smartphone sfrutteranno è più pulito rispetto al segnale GPS, cioè ha meno rumore residuo. Quindi consente prestazioni di livello superiore. Non solo, c’è un altro vantaggio molto importante: il suo segnale è anche di posizionamento nel tempo, quindi la possibilità di darci un’informazione temporale. Un po’ com’era una volta l’ora esatta. Per qualsiasi sistema sia rchiesto una “marca di tempo” di alto/altissimo livello si fa riferimento al GPS. Progressivamente si sa già che questo ideale ‘orologio GPS’ avrà un ottimo sostituto – ancora più preciso – in Galileo. Poi in realtà non è che GPS non verrà più usato e si userà solo Galileo: si useranno entrambi. I dispositivi capteranno i segnali GPS e Galileo contemporaneamente, come adesso con GPS e Glonass. Da oggi sono in funzione contemporaneamente tre costellazioni”.

Perché Galileo

I motivi per i quali la Commissione Europea ha preso la decisione audace di portare avanti questo progetto monumentale sono molti. Prima di tutto l’ambizione di rendersi indipendenti da Russia e Stati Uniti dal punto di vista tecnologico, sfruttando soluzioni europee per una rivoluzione commerciale basata sia su prodotti sia su servizi. Come spiega la Commissione Europea nel documento descrittivo (PDF), il nuovo sistema satellitare darà impulso all’industria europea e renderà possibile una serie di servizi, applicazioni e opportunità commerciali, soprattutto per le Piccole e Medie Imprese.

In secondo luogo Galileo migliorerà radicalmente le prestazioni dei sistemi di navigazione satellitare esistenti. Fino a ieri un servizio di posizionamento efficace era disponibile nel 50 % delle grandi città a causa dell’effetto “canyon urbano” (gli edifici ravvicinati impediscono la ricezione dei segnali satellitari). I satelliti di Galileo invece porteranno tale copertura al 95 % e miglioreranno la capacità di posizionamento satellitare nei luoghi chiusi. Non solo: nell’uso civile sarà in grado di offrire un’accuratezza inferiore ai 10 centimetri nel posizionamento, che è una precisione mai raggiunta prima, ma necessaria con applicazioni come il controllo a distanza dei droni, e in prospettiva la circolazione di veicoli a guida autonoma.

Da non dimenticare poi che il sistema non sarà soggetto alle limitazioni o alle interruzioni tipiche del sistema GPS, sviluppato con scopi militari.

Leggi anche: Sistema satellitare Galileo, come funziona e cosa offrirà

Terzo, Galileo porterà consistenti benefici sul fronte della sicurezza, perché le tecnologie basate su Galileo consentiranno di localizzare beni rubati, bambini scomparsi e animali smarriti. In più Galileo contribuirà a coordinare le attività di soccorso e comunicazione in caso di calamità naturali quali gli incendi boschivi, i terremoti e le inondazioni. Per non parlare dei trasporti, dove il nuovo sistema satellitare apporterà consistenti benefici permettendo anche (per esempio) di monitorare il trasporto passeggeri su pullman, il trasferimento delle merci pericolose, e raccogliere informazioni in tempo reale sulle condizioni di trasporto e assistenza agli automobilisti.

Non ultimo, le informazioni di posizionamento e di datazione più accurate e affidabili forniranno assistenza nella distribuzione dell’elettricità e aiuteranno a scoprire e a sfruttare nuove riserve di petrolio e di gas. Altri benefici sono previsti nei settori finanziario e bancario, assicurativo, delle telecomunicazioni, dell’ingegneria civile, dell’agricoltura, dell’aiuto alle disabilità, e altro.

Progetto in evoluzione

Anche se Galileo è attivo da oggi al momento la costellazione non è completa: sono in orbita 18 satelliti, dopo il lancio degli ultimi 4 avvenuto il mese scorso. A regime Galileo conterà trenta satelliti (27 operativi e tre di riserva) orbitanti su 3 piani inclinati sull’equatore (MEO, Medium Earth Orbit circolare) a 23.222 km quota. Solo allora avremo molti dei benefici elencati sopra.

Abbiamo parlato dei molti vantaggi offerti da Galileo. Mattia Giovanni Crespi ci spiega quando ne beneficeremo.

“Non è che incrementando il numero dei satelliti migliori la prestazione del singolo satellite. Li avremo a disposizione per tutto il corso della giornata – come adesso il GPS – mentre quando c’erano meno satelliti avevamo a disposizione le prestazioni di Galileo per un periodo ridotto del giorno, non sulle 24 ore. Da 4 satelliti in poi il sistema poteva funzionare però con delle prestazioni molto limitate durante la giornata e anche con un’accuratezza abbastanza scarsa. Adesso l’accuratezza ha sostanzialmente raggiunto il livello ottimale, ma non abbiamo ancora a disposizione il sistema per tutta la giornata”.

Quindi quando si dice che i dispositivi abilitati per Galileo possono usarlo è reale e immediato.

“Assolutamente sì. Noi usiamo già da qualche anno Galileo e le posso dire con grande soddisfazione. Il problema è che quando c’erano meno satelliti, i pochi a disposizione avevano già la prestazione ottimale che avranno tutti quelli della costellazione solo che se ne vedevano solo 4 (che è il numero mimimo) per un periodo durante la giornata molto limitata”.

Ruolo dell’industria italiana

Uno dei motivi di orgoglio nello sviluppo di Galileo è la forte partecipazione italiana. Telespazio ha realizzato uno dei due centri di controllo (Gcc) che gestiscono la costellazione e la missione Galileo; Spaceopal (50% Telespazio, 50% DLR) è responsabile delle operazioni e della logistica integrata dell’intero sistema; Thales Alenia Space ha curato le attività di supporto industriale relative a progettazione, prestazione, integrazione e validazione del sistema. La Divisione Sistemi Avionici e Spaziali di Finmeccanica (ex Selex ES) sviluppa e produce il sensore all’infrarosso Ires-N2 per il controllo dell’assetto dei satelliti e l’orologio atomico all’idrogeno PHM, che garantisce una precisione nel rilevamento della posizione mai ottenuta prima.

Quel è il ruolo della ricerca italiana?

Il professore Crespi ci spiega che “Galileo allo stato attuale è un must sicuramente nel mio ambito di ricerca che è più legato al posizionamento. In realtà in ambiti di ricerca assolutamente vicini che vanno dal trattamento del segnale per renderlo il meno rumoroso possibile al posizionamento nel tempo, fino allo studio dell’atmosfera terrestre per la climatologia, ha una serie di attività che riguardano l’uso civile. I campi sono diversi e in tutti i campi ci sono gruppi di ricerca attivi all’interno della comunità scientifica italiana. Dal punto di vista del funzionamento generale Galileo e GPS sono molto simili, quindi sotto l’aspetto della ricerca chi si basava su GPS ha già iniziato a usare Galileo”.