Concepito come uno strumento di orientamento per le forze militari, il GPS si è trasformato in un sistema sofisticato di navigazione e posizionamento
Il sistema di tracciamento è ampiamente utilizzato per localizzare individui, rinvenire mezzi e veicoli sottratti e tracciare le rotte per le spedizioni. Attualmente, il localizzatore GPS trova impiego in svariati compiti. Ma quale è il meccanismo di funzionamento di un dispositivo GPS?
Come funziona il GPS
Il Global Positioning System, noto come GPS, è un metodo utilizzato per determinare la posizione globale. Consente la localizzazione della latitudine e longitudine di individui e oggetti. Funziona attraverso i satelliti che orbitano attorno alla terra, fornendo dati sulla posizione precisa di un luogo in ogni momento. Al giorno d’oggi, il GPS non è l’unico sistema di tracciamento satellitare (per esempio, ci sono anche NAVSTAR, GLONASS, e GALILEO), ma la sigla “GPS” è comunemente utilizzata per riferirsi a qualsiasi sistema di rilevamento della posizione tramite un gruppo di satelliti.
L’efficacia del GPS è largamente attribuita all’uso di orologi atomici nei satelliti
Facendo un esempio, decine di satelliti presenti attorno all’orbita terrestre inviano continuamente le loro coordinate alle stazioni di controllo. Quando un dispositivo GPS (come quello in uno smartphone) viene acceso, riceve queste informazioni. Tramite la triangolazione di questi dati, il dispositivo può calcolare la propria posizione. L’accuratezza di questo sistema è di alta precisione, con un margine d’errore di solo pochi metri a causa delle interferenze.
È davvero così affidabile come si pensa?
L’accuratezza del sistema GPS è notevolmente alta, con un tasso d’errore inferiore a 5 metri nelle circostanze migliori, tenendo conto dell’ultimo aggiornamento della tecnologia di tracciamento satellitare. Questo margine di errore è perfettamente accettabile in molti casi d’uso. Tuttavia, ci possono essere momenti in cui il GPS potrebbe non funzionare correttamente a causa di diversi fattori.
Ad esempio, il cattivo tempo può provocare ritardi nel rilevamento di posizione, in modo particolare se il dispositivo ricevitore è in movimento. Inoltre, potrebbero esserci problemi con il ricevitore stesso. Un difetto software o un guasto dell’hardware potrebbe rendere il sistema GPS inutilizzabile o semplicemente ridurre o rallentare l’efficienza del rilevamento di posizione.
Per garantire l’efficienza del GPS, tre diverse componenti devono lavorare insieme in perfetta sincronia:
- il comparto spaziale,
- la sezione di controllo,
- il segmento di utilizzo.
La componente spaziale consiste nei satelliti che gravitano attorno all’orbita terrestre, con ciascun satellite che ritorna allo stesso punto ogni 24 ore.
La sezione di controllo comprende cinque centri che gestiscono l’insieme di dati inviati dai satelliti. Questi centri di controllo sono strategicamente posizionati vicino all’equatore: a Colorado Springs negli Stati Uniti, alle Hawaii, all’Isola Ascensione, a Diego Garcia e a Kwajalein.
Infine, il segmento di utilizzo fa riferimento ai ricevitori GPS che si trovano sulla Terra, come gli smartphone, i sistemi di navigazione satellitare e gli orologi.
Può il GPS funzionare senza Internet?
La posizione viene determinata grazie alle coordinate ricevute dai segnali satellitari. Quindi questo permette al GPS di localizzare la posizione anche quando la connessione internet non è attiva. Pertanto, uno smartwatch sarà in grado di tracciare la posizione con precisione anche senza la connessione internet, utilizzando i dati GPS e gli altri sistemi di geolocalizzazione satellitare ai quali può accedere.
Come effettua un rilevamento e per cosa è utile il GPS
Il funzionamento di un localizzatore GPS è basato sul principio della trilaterazione che permette di individuare l’esatta ubicazione di persone o cose che portano con sé dispositivi abilitati a tale rilevazione. In questo contesto, il sistema determina la posizione dell’oggetto in questione – per esempio, un’auto – calcolando la distanza fra il tracker GPS installato sull’oggetto – in questo caso, un veicolo – e altri tre satelliti che trasmettono continuamente segnali radio dal loro orbita terrestre.
A causa della non perfetta precisione del ricevitore rispetto a quella dei satelliti, i dispositivi GPS moderni tracciano quattro o più satelliti al fine di compensare questa mancanza di precisione. Il processo di localizzazione avviene in tempo reale ed è semplice da eseguire e veloce, in quanto i dispositivi attuali riescono a eseguire queste operazioni in pochissimo tempo. Esistono diversi modelli di dispositivi GPS, tra cui alcuni più sofisticati che possono essere collegati ad app per facilitare la ricezione della posizione e servizi Cloud per l’immagazzinamento dei dati registrati dall’oggetto monitorato.
Il dispositivo GPS è utilizzato in diverse situazioni
Possiamo non rendercene conto, ma un tracker GPS è molto presente nella nostra routine quotidiana. Quando è implementato nella nostra macchina, ci fornisce la rotta giusta per arrivare ad una determinata destinazione.
Inoltre, quando effettuiamo un acquisto online, il tracker GPS ci consente di tracciare l’itinerario del nostro prodotto, e se abbiamo bisogno di programmare un ritiro in un certo punto della città, possiamo condividere la nostra ubicazione e farci localizzare anche se il luogo è molto affollato.
L’uso principale del dispositivo GPS riguarda sicuramente il settore della mobilità: fornisce dati di navigazione in diretta, traccia un registro completo dei movimenti, calcola velocità e tempo. In tal modo, potrebbe essere utilizzato anche nell’ambito assicurativo per determinare la causa di un incidente in caso di divergenze.
Uno strumento più preciso del GPS può esistere?
Fino ad ora, ci siamo affidati ai segnali radio dei satelliti che girano attorno alla Terra per localizzarci nello spazio. Tuttavia, questo metodo presenta molteplici svantaggi:
- prima di tutto, il segnale radio giunge sulla Terra in uno stato indebolito, specialmente in aree urbane dove è ostacolato dalle strutture edilizie (questo è il motivo per cui Google Maps spesso localizza la nostra posizione con un margine di errore di diversi metri)
- attualmente non disponiamo di alcun sistema di riparazione, il che significa che se un giorno i segnali satellitari venissero a mancare, ci ritroveremmo di fronte a un grosso inconveniente.
Il nuovo sistema, derivato da un programma denominato SuperGPS, fa uso di schemi di trasmissione ottica e wireless già implementati nella rete di telecomunicazione mobile: oltre a permettere un posizionamento più mirato, con una precisione fino a soli 10 cm di errore, questa nuova tecnologia offre la possibilità di associare la rete mobile ad un orologio atomico di grande precisione, permettendo così di inviare comunicazioni perfettamente sincronizzate sulla posizione di un oggetto, di un individuo o di una costruzione.