Il Sistema di Posizionamento Globale (GPS) è un sistema di navigazione basato su satellite composto da una rete di 24 satelliti messi in orbita dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. Il GPS era originariamente destinato ad applicazioni militari, ma negli anni '80 il governo ha reso il sistema disponibile per uso civile. Il GPS funziona in qualsiasi condizione meteorologica, ovunque nel mondo, 24 ore al giorno. Non ci sono costi di abbonamento o spese di installazione per utilizzare il GPS.
Come funziona il GPS?
I satelliti del Sistema di Posizionamento Globale trasmettono segnali a dispositivi a terra. I ricevitori GPS ricevono passivamente i segnali dei satelliti; non trasmettono. I ricevitori GPS richiedono una vista non ostruita del cielo, quindi vengono utilizzati solo all'aperto e spesso non funzionano bene all'interno di aree boschive o vicino a edifici alti. Le operazioni GPS dipendono da un riferimento temporale molto preciso, fornito da orologi atomici presso l'Osservatorio Navale degli Stati Uniti. Ogni satellite GPS ha orologi atomici a bordo.
Ogni satellite GPS trasmette dati che indicano la sua posizione e l'ora corrente. Tutti i satelliti GPS sincronizzano le operazioni in modo che questi segnali ripetuti vengano trasmessi nello stesso istante. I segnali, che si muovono alla velocità della luce, arrivano a un ricevitore GPS a tempi leggermente diversi perché alcuni satelliti sono più lontani di altri. La distanza dai satelliti GPS può essere determinata stimando il tempo necessario affinché i loro segnali raggiungano il ricevitore. Quando il ricevitore stima la distanza da almeno quattro satelliti GPS, può calcolare la sua posizione in tre dimensioni.
Ci sono sempre almeno 24 satelliti GPS operativi. I satelliti, gestiti dall'Air Force degli Stati Uniti, orbitano con un periodo di 12 ore. Le stazioni a terra vengono utilizzate per tracciare con precisione l'orbita di ciascun satellite.
Determinare la posizione?
Un ricevitore GPS “sa” la posizione dei satelliti, perché queste informazioni sono incluse nelle trasmissioni satellitari. Stimando quanto è lontano un satellite, il ricevitore “sa” anche che si trova da qualche parte sulla superficie di una sfera immaginaria centrata sul satellite. Determina quindi le dimensioni di diverse sfere, una per ciascun satellite. Il ricevitore si trova dove queste sfere si intersecano.
Quanto è preciso il GPS?
Il GPS risponde a cinque domande contemporaneamente:
“Dove mi trovo?”
“Dove sto andando?”
“Dove sei?”
“Qual è il modo migliore per arrivarci?”
”Quando arriverò?”
Il GPS è l'unico sistema oggi in grado di mostrare la tua posizione esatta sulla Terra in qualsiasi momento, in qualsiasi condizione meteorologica, ovunque tu sia!
L'accuratezza di una posizione determinata con il GPS dipende dal tipo di ricevitore. La maggior parte delle unità GPS portatili ha un'accuratezza di circa 10-20 metri. Altri tipi di ricevitori utilizzano un metodo chiamato GPS Differenziale (DGPS) per ottenere un'accuratezza molto più elevata. Il DGPS richiede un ricevitore aggiuntivo fissato in una posizione nota nelle vicinanze. Le osservazioni effettuate dal ricevitore stazionario vengono utilizzate per correggere le posizioni registrate dalle unità mobili, producendo un'accuratezza superiore a 1 metro.
Quando il sistema è stato creato, errori di temporizzazione sono stati inseriti nelle trasmissioni GPS per limitare l'accuratezza dei ricevitori GPS non militari a circa 100 metri. Questa parte delle operazioni GPS, chiamata Disponibilità Selettiva, è stata eliminata nel maggio 2000.
Sviluppo del GPS:
Il GPS è stato progettato dai militari statunitensi. Il concetto è iniziato alla fine degli anni ’60, ma il primo satellite non è stato lanciato fino a febbraio 1978. Nel 1989 la Magellan Corp. ha introdotto il primo ricevitore GPS portatile. Nel 1992 il GPS è stato utilizzato nell'Operazione Desert Storm. Nel marzo 1996 il Presidente ha deciso di rendere il GPS gratuito per gli utenti civili.
Descrizione del Sistema GPS:
Il GPS ha tre segmenti:
Il segmento spaziale ora consiste di 28 satelliti, ciascuno nella propria orbita a circa 11.000 miglia nautiche sopra la Terra.
Il segmento utente consiste di ricevitori, che puoi tenere in mano o montare nella tua auto.
Il segmento di controllo consiste di stazioni a terra (cinque di esse, situate in tutto il mondo) che si assicurano che i satelliti funzionino correttamente.
segmenti del sistema gps
GPS per uso civile
All'inizio, i militari non volevano permettere ai civili di utilizzare il GPS, temendo che contrabbandieri, terroristi o forze ostili lo avrebbero usato. Alla fine, piegandosi alla pressione delle aziende che costruivano l'attrezzatura, il Dipartimento della Difesa rese disponibile il GPS per scopi non militari, con alcune restrizioni. Il 1° maggio 2000, il presidente Clinton sollevò le restrizioni e annunciò che l'opzione di degradare i segnali GPS civili durante le emergenze sarebbe stata eliminata entro il 2010. Il governo federale è impegnato a fornire tecnologia GPS per usi pacifici a livello mondiale, gratuitamente.