Cos’è il gps (il Global Positioning System)

Con l’acronimo GPS (Global Positioning System) si fa riferimento ad un ricevitore che elabora dei segnali di posizione, inviati da satelliti in orbita. Il ricevitore elabora e traduce in una posizione numerica espressa in latitudine e longitudine. II sistema è composto, attualmente, da 24 satelliti a cui se ne aggiungono altri 03 di riserva, arrivando ad un totale di 27 elementi distribuiti su sei piani orbitali ad un’altezza di 20.183 chilometri e strettamente controllati dalle stazioni a terra. Le informazioni sulle orbite dei satelliti (effemeridi), sono costantemente aggiornate nel GPS ogni volta che si accende l’apparecchio.

Cosa succede in pratica? Ogni satellite contiene un orologio molto preciso, questo, ad intervalli predeterminati, invia una serie di segnali digitali; questi segnali comprendono la posizione orbitale e l’orario di invio. Tutti i satelliti sono sincronizzati tra loro, per cui il ricevitore GPS non fa altro che calcolare il tempo che il segnale, partito dal satellite, impiega per raggiungerlo. Replicando questo calcolo per tutti i satelliti che riesce a ricevere ed applicando il teorema di Pitagora, il ricevitore riesce a determinare la sua posizione nello spazio. Per nostra fortuna i calcoli sono automatici.

Il sistema non è infallibile, ci sono alcune comprensibili limiti nel suo utilizzo: bisogna disporre di una “visibilità” abbastanza ampia del cielo: Che significa? Risulta (comprensibilmente) difficile, anche per un GPS, ricevere segnali in mezzo ai grattacieli oppure in fondo ad un canyon, anche una folta copertura di alberi e foglie può, a volte, generare problemi; per determinare la posizione è necessario che il ricevitore riesca a “sentire” il segnale di almeno tre satelliti per definire la sua posizione su un piano bi-dimensionale (la triangolazione del segnale), mentre servono i segnali di almeno quattro satelliti per avere anche l’indicazione relativa all’altitudine. Non è finita, i satelliti ricevuti devono disporre di una “buona geometria”, ovvero essere disposti all’incirca in quadrato, ovvero non troppo bassi sull’orizzonte nè troppo prossimi alla verticale.

Questo sistema di rilevamento pone un limite, il valore dell’altitudine riportato dallo strumento è raramente affidabile. Generalmente, il valore di altitudine che si ottiene con quattro satelliti, anche di buona geometria, è molto lontano da quello reale, per avere un valore attendibile sono necessari praticamente tutti i satelliti visibili, ed anche in questa situazione sono comunque possibili errori dell’ordine di svariate decine di metri. Nel caso in cui necessiti sapere l’altitudine precisa, conviene usare anche altimetro barometrico.

Un po’ di storia

II governo degli Stati Uniti è il proprietario del sistema satellitare attualmente in uso, manteneva nel sistema GPS (fino al 01 maggio del 2000) un “errore indotto” chiamato SA (selective availability). Questo errore riduceva la possibilità di precisione del sistema a circa 100 metri di approssimazione ed in maniera casuale, rendendo molto difficili le letture precise della posizione. Soprattutto la ricerca di una posizione era difficoltosa in quanto all’errore generato dal sistema poteva aggiungersi la scarsità del numero di satelliti eventualmente ricevuti; questa condizione ha favorito negli anni successivi lo sviluppo del sistema DGPS (Differential GPS) da connettere al GPS per aumentarne la precisione. Ad oggi questo sistema, che si basava anche su radiofari terrestri indice di fattori di correzione, non ha quasi più ragione di esistere, la precisione di un qualsiasi apparecchio arriva alla decina di metri (anche meno in alcuni casi) più che sufficienti per un utente comune.

In tutti i casi gli Stati Uniti si riservano la proprietà del sistema e la possibilità di sospenderlo, anche selettivamente, sulle zone “non proprio amichevoli”. Attualmente è in fase di sviluppo un sistema alternativo, il sistema di posizionamento Galileo (in inglese Galileo Positioning System) un sistema satellitare globale di navigazione civile sviluppato in Europa come alternativa al Global Positioning System (NAVSTAR GPS), controllato invece dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. La sua entrata in servizio è prevista per il 2014 e conterà 30 satelliti orbitanti su 3 piani inclinati rispetto al piano equatoriale terrestre e ad una quota di circa 24.000 km. Occorre anche dire, per sincerità, che ha subito già diversi rinvii per la messa in opera.