PRS: il diamante di Galileo

19 gennaio 2021

L’uso della navigazione satellitare è ormai così radicato nelle nostre abitudini che ci siamo quasi dimenticati delle tradizionali – e ingombranti - mappe e cartine.

Per molti è sinonimo di GPS (acronimo di Global Positioning System), il sistema statunitense ad oggi più famoso al mondo. I più informati sanno che il GPS non è però l’unico sistema satellitare esistente, che ce ne sono altri, nati per svolgere la stessa funzione. Ma in pochi sanno che uno dei più grandi progetti della Comunità Europea è il sistema di navigazione satellitare Galileo, ormai pienamente operativo con il suo servizio base.

Il programma Galileo prende ufficialmente vita nel 2003 sulla base di un accordo tra l’Unione Europea e l’ESA, l’Agenzia Spaziale Europea.

Differentemente dal GPS, sviluppato e gestito dal Dipartimento della Difesa statunitense che ne controlla copertura ed erogazione, Galileo nasce e si evolve sotto controllo dei Governi degli Stati Membri ed è disponibile in tutto il mondo per uso duale: civile e militare.

Galileo è un programma - come viene definito in termini tecnici – di tipo GNSS (Global Navigation Satellite System) a copertura globale. Le sue caratteristiche fondamentali, oltre alla precisione nel fornire le coordinate, sono anche riferimenti estremamente stabili per tempo e frequenza.

Le possibili applicazioni dei sistemi GNSS sono molto ampie, ma per quelle più evolute e complesse bisogna essere sicuri dell’attendibilità del segnale ricevuto; avere sempre dati certi e attendibili. Questa esigenza è una delle principali motivazioni che ha portato l’Europa alla decisione di dotarsi di un proprio sistema GNSS, garantendosi così l’indipendenza dal GPS. Il sistema Galileo dispone anche di un segnale “speciale”, che non è ingannabile e del quale ci si può fidare con la massima certezza.

I servizi “aperti”, come il GPS Standard Positioning System e il Galileo OS open service, sono utilissimi ed agevoli da usare, perfetti quando l’applicazione associata non presenta aspetti particolarmente sensibili, ma inadatti quando si alza la criticità.

Pensiamo quindi alle applicazioni non solo militari, ma a tutte quelle per le quali l’esattezza e l’attendibilità dei dati determinano la sicurezza di persone, infrastrutture o interessi economici.

L’Unione Europea ha quindi previsto uno speciale servizio “trusted”, il Public Regulated Service (PRS), battezzato con l’appellativo the diamond of the crown, “Il diamante della corona”, proprio a sottolineare il prestigio di questo servizio.

Vediamo ora alcune caratteristiche fondamentali del PRS:

  • “Public Regulated Service” significa che il servizio è erogato sotto il controllo governativo agli utenti autorizzati all’uso del PRS.
  • Essendo il servizio cifrato, l’accesso è riservato agli utenti autorizzati ed in possesso di chiavi valide. Ne consegue che non è possibile ingannare i ricevitori e le informazioni di Posizione / Velocità / Tempo & frequenza (PVT) dell’utente hanno il massimo livello di affidabilità.
  • Pur presentando similarità con il GPS militare (robustezza agli interferenti, servizio cifrato), ci sono alcune differenze fondamentali. Tra queste il fatto che, a differenza del GPS, Galileo è sotto il controllo civile, ad uso duale: Civile e Militare.
  • Il servizio PRS è stato progettato per essere perfettamente compatibile con i servizi GPS militari, consentendo l’impiego di ricevitori multicostellazione che sfruttano simultaneamente più segnali sicuri. Questo permette un netto vantaggio prestazionale, in particolare dove la visibilità del cielo è limitata o in presenza di disturbi direzionali, come ammer (disturbatori) presenti in ambito militare o antenne di emittenti televisive/radio o radar aeroportuali in ambito civile. Da notare che gli stessi USA sono fra i Paesi non-UE che hanno chiesto di stabilire un accordo per accedere al servizio PRS.

L’avventura di Leonardo nell’ambito di Galileo PRS nasce poco più di dieci anni fa, con l’obiettivo di sviluppare la tecnologia per realizzare i Moduli Sicuri.

Ciò che rende il tutto particolarmente sfidante sono alcune condizioni di base:

  • La piattaforma HW / SW real-time deve avere un’elevata potenza di calcolo, ma allo stesso tempo essere efficiente e in grado di proteggere le informazioni classificate PRS da potenziali attacchi esterni. È stato quindi fondamentale lavorare in sinergia con i nostri laboratori, sfruttando le esperienze uniche nel panorama italiano di Leonardo.
  • Avere la competenza e le infrastrutture per sviluppare algoritmi per recuperare l’informazione cifrata dal segnale PRS.
  • Sviluppare tecniche di elaborazione di segnali GNSS di ultima generazione e metodiche di calcolo per la navigazione satellitare: partendo dalle competenze interne, sono stati stretti accordi con centri nazionali di eccellenza per acquisire le nuove indispensabili conoscenze.

Tra le tappe salienti della nostra partecipazione al programma Galileo, da ricordare i successi riportati dal team GAL-PRS avviato in collaborazione con Telespazio:

  • 2012: mostrato alla nascente Autorità Responsabile per il PRS una prima versione di software di un ricevitore PRS installato su un elaboratore dedicato.
  • 2013: primo ricevitore sperimentale CARTESIO, che partecipò con successo alla fase Initial Operation Configuration (IOC) per PRS di Galileo, unico ricevitore sviluppato da un’azienda in maniera indipendente da ESA.
  • 2014: Leonardo guida un consorzio Italo-Tedesco (Airbus) alla vittoria della gara GSA (European Global navigation Satellite systems Agency) P3RS-2 per la fornitura dei primi ricevitori destinati agli utenti.

A testimonianza della qualità del lavoro svolto da GAL-PRS per la protezione delle informazioni, sottolineiamo che ancora oggi gli unici ricevitori utente certificati unclassified when keyed (cioè restano non classificati anche quando contengono le chiavi classificate al loro interno) sono quelli di Leonardo. Questa peculiarità permette l’utilizzo del servizio PRS anche ad enti e personale che non sono in possesso dei requisiti necessari alla gestione di informazioni classificate.

Attualmente Leonardo sta realizzando la nuova generazione di ricevitori PRS con formati compatti e integrabili sia con ricevitori militari statunitensi, per ottenere il massimo delle prestazioni per la Difesa, sia con segnali GPS “aperti” per le applicazioni non-militari.

L’impegno in Galileo coinvolge tutto il Gruppo: Telespazio, ha realizzato presso il Centro Spaziale del Fucino uno dei due centri di controllo del programma (Galileo Control Center, GCC), dal quale si gestiscono i satelliti della costellazione.

Spaceopal, joint venture paritetica tra Telespazio e l’agenzia spaziale tedesca DLR, è responsabile delle operazioni e della logistica integrata dell’intero sistema, nonché della gestione della rete globale di comunicazione.

Oggi Leonardo è anche impegnata a realizzare i centri di gestione del servizio PRS (Galileo Security Monitoring Center), trovandosi nella peculiare posizione di chi sa come generare il segnale PRS e, contemporaneamente, ha le capacità di riceverlo e decodificarlo, conoscenze fondamentali per continuare a crescere in un mercato che sta ancora compiendo i suoi primi passi.

 

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