Che cos’è un GPS?

Che cos é il GPS? Il Global Positioning System (GPS) è un sistema di navigazione satellitare costituito da una rete di 24 satelliti posti 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 disponibile il sistema per l’uso civile. Il GPS funziona con qualsiasi condizione atmosferica, in qualsiasi parte del mondo, 24 ore al giorno. Non ci sono costi di abbonamento o costi di installazione per utilizzare il GPS.

Come funziona un GPS

Che cos’è il GPS? I satelliti GPS fanno il giro della terra due volte al giorno in un’orbita molto precisa e trasmettono le informazioni del segnale alla terra. I ricevitori GPS acquisiscono queste informazioni e utilizzano la triangolazione per calcolare la posizione esatta dell’utente. Come funziona un GPS In sostanza, il ricevitore GPS confronta l’ora in cui un segnale è stato trasmesso da un satellite con l’ora in cui è stato ricevuto. La differenza di fuso orario indica al ricevitore GPS quanto è lontano il satellite. Ora, con misurazioni della distanza da alcuni satelliti in più, il ricevitore può determinare la posizione dell’utente e visualizzarla sulla mappa elettronica dell’unità.

Un ricevitore GPS deve essere collegato al segnale di almeno tre satelliti per calcolare una posizione 2D (latitudine e longitudine) e lo spostamento della traccia. Con quattro o più satelliti in vista, il ricevitore può determinare la posizione 3D dell’utente (latitudine, longitudine e altitudine). Una volta che la posizione dell’utente è stata determinata, l’unità GPS può calcolare altre informazioni come velocità, direzione, traccia, distanza percorsa, distanza dalla destinazione, orari di alba e tramonto e altro.

Chi usa un GPS? Che cos é il GPS?

Un GPS ha una varietà di applicazioni a terra, in mare e in aria. Fondamentalmente, il GPS può essere utilizzato ovunque tranne dove è impossibile ricevere il segnale come all’interno della maggior parte degli edifici, nelle grotte e in altri luoghi sotterranei e sott’acqua. Le applicazioni aeree più comuni sono per gli aerei dell’aviazione generale e commerciale. In mare, il GPS viene generalmente utilizzato anche per la navigazione da diportisti, pescatori commerciali e marinai professionisti. Le applicazioni terrestri sono più diverse. La comunità scientifica utilizza il GPS per la sua precisione temporale e le capacità di informazione sulla posizione.

I topografi utilizzano il GPS per gran parte del loro lavoro. Il GPS offre risparmi sui costi riducendo drasticamente i tempi di configurazione fornendo un’accuratezza incredibile. Le unità di studio di base, che costano migliaia di dollari, possono offrire precisioni fino a un metro. Sono disponibili sistemi più costosi in grado di fornire precisioni fino a un centimetro.

Gli usi ricreativi del GPS sono vari quasi quanto il numero di sport disponibili. Il GPS è popolare tra gli escursionisti, i cacciatori, le motoslitte, gli appassionati di mountain bike e gli sciatori di fondo, solo per citarne alcuni. Chiunque abbia bisogno di tenere traccia di dove si trova, di trovare la strada verso un luogo specifico o di sapere quale direzione prendere.

Il GPS è ormai uno strumento comune nelle automobili. Alcuni sistemi di base sono attivi e forniscono assistenza stradale di emergenza premendo un pulsante (trasmettendo la posizione corrente a un data center). Esistono anche sistemi più sofisticati che mostrano la tua posizione su una mappa stradale. Attualmente, questi sistemi consentono a un conducente di tenere traccia di dove si trova e suggerire il percorso migliore da seguire per raggiungere la posizione designata.

Quanto è preciso un GPS?

I ricevitori GPS di oggi sono estremamente precisi, grazie al loro design parallelo multicanale. I ricevitori a 12 canali paralleli di Garmin si agganciano rapidamente ai satelliti quando sono accesi e mantengono connessioni forti, anche in fitte foreste o ambienti urbani con edifici alti. Alcuni fattori atmosferici e altre fonti di errore possono influenzare la precisione dei ricevitori GPS. I ricevitori GPS Garmin® hanno una precisione media di 15 metri.

I nuovi ricevitori GPS Garmin con funzionalità WAAS (Wide Area Augmentation System) possono migliorare la precisione a meno di tre metri in media. Non sono necessarie attrezzature o costi aggiuntivi per usufruire del WAAS. Gli utenti possono anche ottenere una migliore precisione con il GPS differenziale (DGPS), che corregge i segnali GPS a una media di tre-cinque metri. La Guardia Costiera degli Stati Uniti gestisce il servizio di correzione DGPS più comune. Questo sistema è costituito da una rete di torri che ricevono segnali GPS e trasmettono un segnale corretto da trasmettitori beacon. Per ottenere il segnale corretto

Il sistema satellitare GPS

I 24 satelliti che compongono il segmento spaziale GPS orbitano intorno alla Terra a circa 12.000 chilometri sopra di noi. Si muovono costantemente, compiendo due orbite complete in meno di 24 ore. Questi satelliti viaggiano a una velocità di circa 7.000 miglia all’ora.

I satelliti GPS sono alimentati dall’energia solare. Hanno batterie di riserva a bordo per mantenerli funzionanti in caso di un’eclissi solare, quando non c’è energia solare. I piccoli razzi su ogni satellite li fanno volare sulla strada giusta.

Curiosità dal mondo GPS

• Il primo satellite GPS è stato lanciato nel 1978.
• Nel 1994 è stata realizzata una costellazione completa di 24 satelliti.
• Ogni satellite è costruito per durare circa 10 anni. Le sostituzioni vengono costantemente costruite e messe in orbita.
• Un satellite GPS pesa circa 2.000 libbre ed è largo circa 17 piedi con i pannelli solari estesi.
• La potenza del trasmettitore è di soli 50 watt o meno.

Che cos é il GPS? Segnale GPS

I satelliti GPS trasmettono due segnali radio a bassa potenza, chiamati L1 e L2. Il GPS civile utilizza la frequenza L1 di 1575,42 MHz nella banda UHF. I segnali viaggiano in linea di vista, il che significa che attraverseranno nuvole, vetro e plastica, ma non passeranno per la maggior parte degli oggetti solidi come edifici e montagne.

Un segnale GPS contiene tre diversi bit di informazione: un codice pseudo-casuale, dati di effemeridi e dati di almanacco. Il codice pseudo-casuale è semplicemente un codice identificativo che identifica quale satellite sta trasmettendo informazioni. Puoi vedere questo numero sulla pagina dei satelliti dell’unità GPS Garmin, poiché identifica quali satelliti sta ricevendo.

I dati Ephemeris indicano al ricevitore GPS dove dovrebbe essere ciascun satellite GPS in qualsiasi momento della giornata. Ogni satellite trasmette dati di effemeridi che mostrano le informazioni orbitali per quel satellite e per ogni altro satellite nel sistema.

I dati dell’almanacco, che vengono trasmessi costantemente da ciascun satellite, contengono importanti informazioni sullo stato del satellite (sano o non sano), data e ora correnti. Questa parte del segnale è essenziale per determinare una posizione.

Aspetti che offuscano il segnale GPS

I fattori che possono degradare il segnale GPS e quindi influire sulla precisione includono quanto segue:

• Ritardi ionosfera e troposfera – Il segnale del satellite diminuisce mentre attraversa l’atmosfera. Il sistema GPS utilizza un modello integrato che calcola un ritardo medio per correggere parzialmente questo tipo di errore.
• Segnale multipercorso – Ciò si verifica quando il segnale GPS viene riflesso da oggetti come edifici alti o grandi superfici rocciose prima di raggiungere il ricevitore. Ciò aumenta il tempo di viaggio del segnale, causando errori.
• Errori di clock del ricevitore – L’orologio integrato del ricevitore non è preciso come gli orologi atomici a bordo dei satelliti GPS. Quindi potrebbe avere errori di temporizzazione molto lievi.
• Errori orbitali – noti anche come errori di effemeridi, si tratta di imprecisioni della posizione del satellite segnalata.
• Numero di satelliti visibili – Più satelliti può “vedere” un ricevitore GPS, migliore è la precisione. Edifici, terreno, interferenze elettroniche o persino fogliame denso possono bloccare la ricezione del segnale, causando errori di posizione o addirittura la mancata lettura della posizione. Le unità GPS generalmente non funzionano all’interno, sott’acqua o sotterranee.
  Geometria/ombreggiatura del satellite – Si riferisce alla posizione relativa dei satelliti in un dato momento. La geometria ideale dei satelliti esiste quando il i satelliti si trovano ad angoli ampi l’uno rispetto all’altro. Risultati di scarsa geometria quando i satelliti si trovano in una linea o in un cluster stretto.
• Degrado intenzionale del segnale satellitare – La disponibilità selettiva (SA) è un degrado intenzionale del segnale una volta imposto dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. SA intendeva impedire agli avversari militari di utilizzare segnali GPS ad alta precisione. Il governo ha disattivato SA nel maggio 2000, il che ha notevolmente migliorato la precisione dei ricevitori GPS civili.

Da Mondo GPS speriamo che sia diventato chiaro cos é il GPS e come funziona. In caso di dubbi, puoi sempre contattarci.