Alunni e professori della classe VA di
Elettronica e Telecomunicazioni
dell’ITSS “Majorana-Giorgi”di Genova
Il presente articolo nasce da una scommessa: riuscire a
diffondere la cultura tecnica della navigazione via satellite (GPS, Glonass e
Galileo) già a livello di istruzione secondaria.
Una scommessa forse difficile, ma assolutamente utile, se
non necessaria, specialmente in un’Europa che sta investendo da anni miliardi
di euro per lo sviluppo del sistema di navigazione globale Galileo.
Come sempre le buone idee si sviluppano in piccolo e con
una certa dose di ingenuità, per poi prendere il volo e diventare
professionalmente serie e feconde.
Gli studenti della classe V sezione A del corso di
Elettronica e Telecomunicazioni (anno accademico 2013/2014) presso l’ Istituto
Tecnico Superiore Statale (ITSS) “Majorana-Giorgi” avevano letto alcuni
articoli di riviste specializzate sulla possibilità di realizzare,
con un piccolo investimento economico, una stazione semiprofessionale di
monitoraggio dei satelliti GNSS (GPS, GLONASS o Galileo), col duplice obiettivo
di approfondire le tecniche della navigazione satellitare e di offrire un
interessante ausilio didattico per università ed istituti tecnici
professionali.
L’insegnante del
laboratorio di elettronica e telecomunicazioni dell’istituto, prof. Primo Bartoli,
aderì con entusiasmo all’idea, contattando l’ing. Marco Lisi del Direttorato
Navigazione dell’ESA e, al tempo, Consigliere Speciale della Commissione
Europea per le attività spaziali.
A questo punto le attività
sono partite con un ritmo incalzante e con grande entusiasmo da parte degli
studenti.
Il primo passo è stato
quello di implementare una semplice stazione di monitoraggio dei segnali GNSS
multicostellazione, basata su un ricevitore commerciale molto economico e
sull’utilizzo di programmi software di processamento disponibili gratuitamente
in rete. Poi gli studenti, non paghi, hanno deciso di sviluppare il loro stesso
software, utilizzando il programma LabVIEW della National Instruments.
E’ doveroso menzionare il
fatto che National Instruments ha fornito a titolo totalmente gratuito licenze
per la piattaforma di sviluppo in LabVIEW nonchè corsi di formazione per tutti
gli studenti interessati.
E’ stata anche avviata una
collaborazione con la ditta francese M3Systems (M3S), specializzata nello
sviluppo di ricevitori SDR (“Software Defined Radio”) per applicazioni GNSS.
Attraverso la tecnologia SDR è possibile realizzare ricevitori molto
flessibili, in grado di ricevere i differenti formati dei segnali trasmessi
dalle varie costellazioni (GPS, Glonass, Galileo e Beidou).
Prima di descrivere in maggiore dettaglio
l’attività tecnica svolta ed i risultati ottenuti, vale la pena di dare qualche
informazione sull’istituto “Majorana-Giorgi”.
L' I.T.S.S Majorana –
Giorgi, già istituto tecnico industriale, si suddivide in due plessi separati, uno
in via Salvador Allende e l' altro in via Timavo a Genova. Attualmente
l'istituto permette la formazione dei ragazzi nei settori: elettronica
industriale, informatica, telecomunicazioni, elettrotecnica e meccanica; sono
presenti corsi anche per tecnico commerciale ed il liceo delle scienze
applicate.
In entrambe le sedi sono
presenti numerosi laboratori muniti di strumentazione tecnica per permettere ai
ragazzi di svolgere attività pratiche nel proprio settore.
Sin dal terzo anno di studi viene data l' opportunità di entrare in contatto con il mondo del lavoro e vengono pertanto organizzati stage in ogni settore, facendo così avvicinare i ragazzi anche ad aziende di rilevanza nazionale ed internazionale.
Sin dal terzo anno di studi viene data l' opportunità di entrare in contatto con il mondo del lavoro e vengono pertanto organizzati stage in ogni settore, facendo così avvicinare i ragazzi anche ad aziende di rilevanza nazionale ed internazionale.
Nel corso degli studi, il
numero di progetti e gli stage a cui si aderisce, sempre su base volontaria
degli alunni, aumenta in modo da permettere agli studenti di migliorare le loro
conoscenze e capacità e in modo da consentire loro di reperire materiale e
documentazione che producano un arricchimento delle loro competenze tecniche.
Nell' ambito di queste attività sono stati, negli ultimi anni , attivati progetti relativi alle nuove tecnologie nel campo delle telecomunicazioni.
Nell' ambito di queste attività sono stati, negli ultimi anni , attivati progetti relativi alle nuove tecnologie nel campo delle telecomunicazioni.
Ed è proprio nel laboratorio di elettronica e
telecomunicazioni che il nuovo filone di attività sui sistemi di navigazione
via satellite si è sviluppato.
Gli studenti dovevano
risolvere un problema apparentemente semplice, ma anche foriero di numerosi ed
interessanti sviluppi: ricevere i dati più o meno grezzi forniti da un
ricevitore GNSS in un formato e secondo un protocollo standard e convertirli in
informazioni utili ad un utente, per esempio nella propria posizione su una
mappa di qualsivoglia formato.
Un tipico ricevitore GNSS
commerciale fornisce i propri dati secondo un formato ed un protocollo di
comunicazione definito nello standard NMEA. I dati comprendono innanzi tutto la
completa soluzione PVT (posizione, velocità e tempo), ma possono anche
includere informazioni dettagliate sui satelliti in vista, ovvero il contenuto
stesso dei messaggi di navigazione. I ricevitori GNSS semi-professionali o
professionali tendono invece a fornire i dati di navigazione in formato grezzo,
secondo lo standard RINEX. Ciò permette un post processamento più sofisticato
dei dati stessi.
Limitandosi al caso di
dati NMEA, gli studenti del prof. Bartoli dovevano risolvere il problema di
acquisire i dati pre-processati, memorizzarli per eventuali elaborazioni
statistiche, e convertirli in visualizzazioni utili ad un eventuale utente, per
esempio, alla posizione in coordinate cartesiane o polari su una mappa.
La piattaforma di sviluppo
software scelta per realizzare l’interfaccia fra ricevitore GNSS ed utente è
stata LabVIEW di National Instruments.
LabVIEW è un ambiente di
sviluppo per applicazioni principalmente orientate all’acquisizione di dati,
alla gestione di strumentazione elettronica e all’analisi ed elaborazione dei
segnali.
L’ambiente di programmazione
di tipo grafico ad oggetti (“object oriented language”) di LabVIEW ha consentito di:
- realizzare il programma, in forma di diagrammi a blocchi;
- avere un pannello frontale per il comando necessario al settaggio del
protocollo di comunicazione con il ricevitore GNSS;
visualizzare la posizione, non in termini di
stringhe e dati NMEA, bensì all' interno di un grafico XY, il quale poi è
facilmente sostituibile con mappe specifiche.
L’attività svolta, che è
peraltro diventata una tesina di diploma per molti degli studenti del corso, ha
pienamente confermato la validità didattica delle tematiche tecniche e
tecnologiche relative alla navigazione via satellite, nonché la possibilità di
affrontare tali tematiche con investimenti realistici, anche tenendo conto
delle ristrette disponibilità dell’istruzione secondaria in Italia. E’ nelle
intenzioni degli autori che questo esperimento didattico e, più in generale, di
diffusione della cultura tecnologica fra i giovani, continui e si sviluppi
anche nei futuri anni accademici.
Un particolare
ringraziamento a Raffaele Fiengo e Massimo Rapini della National Instruments ed
a Marc Pollina, fondatore e presidente di M3S, per il supporto generosamente
offerto.
Particolari complimenti,
inoltre, agli studenti Simone Burlando, Manuel Timuneri e Stefano Lavanna. I
primi due, appena diplomati, hanno già trovato lavoro in aziende del settore
elettronico nell’area di Genova, a conferma che la buona cultura è la migliore medicina
contro la disoccupazione giovanile.
Il prof. Bartoli con gli studenti
Stefano Lavanna, Manuel Timuneri e Simone Burlando, davanti alla stazione GNSS