Confronto delle prestazioni ottenibili con diverse tecniche di posizionamento per la stima della PVT lunare = Comparison of the performance achievable with different positioning techniques for lunar PVT estimation

Negli ultimi anni, l'interesse per l'esplorazione della Luna è cresciuto significativamente tra le diverse agenzie spaziali, sia a livello istituzionale che commerciale. Le spedizioni lunari offriranno nuove opportunità per la scoperta scientifica, benefici economici e una moltitudine di altre discipline diverse, con l'obiettivo del ritorno dell’uomo sulla Luna come primo passo verso l'esplorazione dello spazio profondo. Questa tendenza ha creato stimoli per la ricerca su vari sistemi che possano aumentare la robustezza delle infrastrutture e delle capacità di navigazione. Tuttavia, le tecniche terrestri attualmente adottate per la navigazione nello spazio cislunare non sono in grado di coprire tutte le esigenze per le missioni future, sia in termini di accessibilità del servizio che di prestazioni. I sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) sono attualmente utilizzati nelle missioni spaziali e studi recenti hanno dimostrato prestazioni relativamente buone anche per i satelliti in GEO e HEO, dimostrando la loro applicabilità per una vasta gamma di missioni spaziali. Nonostante ciò, il numero di satelliti previsti in un servizio lunare è molto più piccolo rispetto al GNSS terrestre e dati precisi riguardanti la posizione di un utente diventeranno di vitale importanza per il posizionamento sulla superficie lunare. Per tutti questi motivi, diverse tecnologie e studi complementari sono in corso in tutto il mondo per definire infrastrutture in grado di supportare le missioni lunari in termini di servizi di navigazione. In particolare, è di maggiore interesse determinare un possibile algoritmo per la stima di Posizione, Velocità e Tempo (PVT) considerando le limitate risorse disponibili, al fine di migliorare e ottimizzare le prestazioni ottenibili dall’utente, direzionate verso la realizzazione di sistemi di navigazione autonomi in grado di effettuare il posizionamento assoluto in tempo reale. Lo scopo di questo studio è quello di fornire una valutazione prestazioni ottenibili con diversi algoritmi di posizionamento idonei per la stima della PVT lunare, con l'obiettivo di consentire agli utenti di eseguire un posizionamento sulla superficie lunare utilizzando un numero limitato di segnali di navigazione trasmessi da un sistema di navigazione lunare dedicato. Partendo dallo stato dell'arte attuale, verranno analizzate le tecniche di posizionamento maggiormente utilizzate, ovvero Least Squares (LS) e Extended Kalman Filter (EKF), confrontandone prestazioni e capacità considerando sia un utente statico che dinamico. Successivamente, verrà implementata la tecnica Sensor Fusion, tenendo conto della misura aggiuntiva di un altimetro, che si dimostra essere un importante miglioramento soprattutto nella fase di atterraggio. I risultati di questo lavoro mirano a combinare le migliori caratteristiche di ciascuna tecnica al fine di definire un unico strumento in grado di eseguire una stima della PVT con le migliori prestazioni e precisione possibili.