Scienza e tecnologia

La matematica nella misurazione del tempo e nella navigazione satellitare

Un incredibile numero di strumenti utilizza il tempo come misura per ottenere altre misure. I GPS utilizzano triangolazioni con orologi nello spazio per stabilire posizioni sulla Terra. Le misure del tempo devono avere errori sempre sotto controllo. I modelli matematici prevedono tali errori

Molti strumenti di uso comune utilizzano gli orologi come riferimento; uno di essi è il navigatore satellitare. I sistemi di navigazione sono in grado di determinare la posizione dell’utente sulla Terra utilizzando orologi posti sia sullo strumento sia su satelliti. Per avere un posizionamento esatto è necessario che tutti gli orologi coinvolti siano affidabili e sincronizzati. Gli orologi utilizzati sono orologi atomici molto precisi, ma che purtroppo nel tempo accumulano un errore. E’ importante che questo errore rimanga limitato e che possa essere eventualmente corretto, infatti un errore dell'orologio di soli 100 nanosecondi (10-7 secondi) può dar luogo ad un errore nella posizione di almeno 30 metri. E’ necessario quindi che un orologio non più affidabile venga escluso dal calcolo del posizionamento il prima possibile. L’errore dell'orologio può essere descritto mediante un processo stocastico e tecniche di optimal stopping possono essere utilizzate per mantenere l’affidabilità del sistema. Questo studio si colloca in una collaborazione con l’INRiM di Torino. L’applicazione di tecniche di optimal stopping si svolge in collaborazione l’Univeristà di Manchester. Un’ulteriore applicazione a dati provenienti da orologi della missione spaziale New Horizon della NASA verso Plutone è in collaborazione dei ricercatori della Johns Hopkins University.


impatto sulla società

Lo studio e sviluppo di tecniche probabilistiche e statistiche in metrologia fornisce strumenti utili a rendere più affidabili i sistemi che utilizzano orologi di riferimento sia attraverso previsioni di comportamento sia mediante identificazione di guasti o di comportamenti anomali. Le tecniche matematiche sviluppate, pur essendo motivate dallo studio di misure di tempo possono venire applicate anche per altri tipi di misure.


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referente

Cristina Zucca
gruppo di lavoro

dipartimento

Matematica "Giuseppe Peano"
partner


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