Khongkong's Weblog

Storia del GPS

Nel 1991 gli USA aprirono al mondo il servizio con il nome SPS (Standard Positioning System), con specifiche differenziate da quello militare denominato PPS (Precision Positioning System). In pratica veniva introdotta la cosiddetta Selective Availability (SA) che introduceva errori intenzionali nei segnali satellitari allo scopo di ridurre l’accuratezza della rilevazione, consentendo precisioni solo nell’ordine di 100-150 m.

Il GPS è stato creato in sostituzione del precedente sistema, il Transit, quando gli USA, rinunciando alla Selective Availability, hanno reso il primo accurato quanto il secondo, supportandolo con una rete di 24 satelliti artificiali.

La degradazione del segnale è stata disabilitata dal mese di maggio 2000, grazie a un decreto del Presidente degli Stati Uniti Bill Clinton, mettendo così a disposizione la precisione attuale di circa 10-20 m. Nei modelli per uso civile è presente un dispositivo che inibisce il funzionamento ad altezze e velocità superiori a certi valori, per impedirne il montaggio su missili improvvisati.

L’UE ha in progetto il completamento di una propria rete di satelliti, il Sistema di posizionamento Galileo, (www.gpsnavigatorisatellitari.it/galileo.php )per scopi civili, fra i quali il GPS. Questo progetto ha un’evidente valenza strategica in quanto la rete americana è proprietà dei soli Stati Uniti d’America ed è gestita da autorità militari, che, in particolari condizioni, potrebbero decidere discrezionalmente e unilateralmente di ridurre la precisione o bloccare selettivamente l’accesso al sistema; la condivisione dell’investimento e della proprietà da parte degli stati utilizzatori garantisce continuità, accessibilità e interoperabilità del servizio.

Il sistema di navigazione si articola nelle seguenti componenti:

• un complesso di 27 satelliti, di cui 3 non attivi divisi in gruppi di quattro su ognuno dei sei piani orbitali (distanti 55° fra loro)
• 2 cicli al giorno
• una rete di stazioni di tracciamento (tracking station)
• un centro di calcolo (computing station)
• due stazioni di soccorrimento (injection stations)
• un ricevitore GPS

Satelliti  ( www.meteoclick.it/satelliti.html )

Sono disposti su 6 piani orbitali inclinati di 55° rispetto al piano equatoriale (quindi non coprono le zone polari) a forma di ellissi a bassa eccentricità. Ogni piano orbitale ha 3 o 4 satelliti, e i piani sono disposti in modo tale che ogni utilizzatore sulla terra possa ricevere i segnali di almeno 5 satelliti. La loro quota è di 20 200 km e compiono due orbite complete in un giorno siderale. Ciascun satellite emette sulle frequenze di 1,2 e 1,5 GHz derivate da un unico oscillatore ad alta stabilità. Lo scopo della doppia frequenza è quello di eliminare l’errore dovuto alla rifrazione atmosferica. Su queste frequenze portanti, modulate in fase, vengono emessi i messaggi di effemeride, ciascuno della durate di due minuti; essi iniziano e terminano ai minuti pari interi del GMT. Questi messaggi di effemeride contengono il segnale orario e i parametri orbitali del satellite.

In tal modo il ricevitore GPS, mentre effettua il conteggio doppler, riceve i parametri dell’orbita da cui deriva la posizione del satellite: viene così a disporre di tutti gli elementi necessari a definire nello spazio la superficie di posizione.

In orbita vi sono 24 satelliti per la trasmissione di dati GPS, più 3 di scorta. Da questo si evince che da un punto del globo terrestre il ricevitore riesce a vedere solo la metà di essi, quindi 12. Ma non li vedrà mai tutti e 12 per via della loro inclinazione rispetto all’equatore. In più il ricevitore GPS stesso fa una discriminazione dei satelliti: preferisce quelli più perpendicolari possibile per questione di ricezione del timing in quanto il dato da quelli con più inclinazione arriverebbe con maggiore ritardo. Ogni satellite è dotato di 4 oscillatori ad altissima precisione, di cui 2 al cesio e 2 al rubidio; ha dei razzi per effettuare le correzioni di orbita. Ha due pannelli solari di area pari a 7,25 m² per la produzione di energia. Ha infine batterie di emergenza per garantire l’apporto energetico nei periodi in cui il sole è eclissato. Pesa circa 845 kg ed ha una vita di progetto di 7,5 anni.

Il GPS nell’utilizzo quotidiano

I moderni ricevitori GPS hanno raggiunto dei costi molto contenuti. Dopo il telefono cellulare stiamo assistendo alla diffusione di un nuovo cult: quello del navigatore satellitare personale. Il mercato offre ormai soluzioni a basso costo per tutti gli impieghi e per tutte le tasche che si rivelano efficaci non soltanto per la navigazione satellitare in sé e per sé, ma anche per usi civili, per il monitoraggio dei servizi mobili e per il controllo del territorio. Esistono varie soluzioni:

• Integrate: sono dispositivi portatili All-in-One che incorporano un ricevitore GPS, un display LCD, un altoparlante, il processore che esegue le istruzioni, date solitamente da un sistema operativo proprietario, uno slot per schede di memoria ove memorizzare la cartografia.
• Ibride: sono dispositivi portatili (PC, Palmari, SmartPhone) che, nati per scopi diversi, sono resi adatti alla navigazione satellitare attraverso il collegamento di un ricevitore GPS esterno (Bluetooth o via cavo) e l’adozione di un software dedicato, in grado di gestire la cartografia.

Con la diffusione capillare dei sistemi GPS, e il conseguente abbattimento dei costi dei ricevitori, molti produttori di telefoni cellulari hanno cercato di inserire un modulo GPS all’interno dei loro prodotti, aprendosi quindi al nuovo mercato dei servizi LBS (Location Base Services, servizi basati sul posizionamento). Tali servizi vengono sempre più sfruttati per offrire anche sul web dei servizi molto utili. Tuttavia, la relativa lentezza con cui un terminale GPS acquisisce la propria posizione al momento dell’accensione (in media, tra i 45 e i 90 secondi), dovuta alla necessità di cercare i satelliti in vista, ed il conseguente notevole impegno di risorse hardware ed energetiche, ha frenato in un primo momento questo tipo di abbinamento. Negli ultimi anni, però, è stato introdotto in questo tipo di telefoni il sistema Assisted GPS, detto anche “A-GPS”, con cui è possibile ovviare a tali problemi: si fanno pervenire al terminale GPS, attraverso la rete di telefonia mobile, le informazioni sui satelliti visibili dalla cella a cui l’utente è agganciato. In questo modo un telefono A-GPS può in pochi secondi ricavare la propria posizione iniziale, in quanto si assume che i satelliti in vista dalla cella siano gli stessi visibili dai terminali sotto la sua copertura radio. Tale sistema è molto utile anche come servizio d’emergenza, ad esempio per localizzare mezzi o persone ferite in seguito ad un incidente.

http://www.wikipedia.it

www.TomTom.com

http://www.garmin.com

www.deep-sky.it

www.gpscomefare.com

www.soccorsoalpinolazio.it/gps.htm

http://www.ilmondodelletelecomunicazioni.it/gps_file/gps.htm

http://www.a1kstyle.com/downloads_detail_1018_19.html    mappe gps

www.gpsu.co.uk/index_it.html Un programma per manipolare le informazioni dei ricevitori GPS.

http://www.slk-tuning.it/areagps/index_file/index3.htm Un utile programma per convertire i PDI in vari formati ottimo per tomtom.

smartsam.it/27927/GPS_Navigator_Motorola.html GPS-Navigator è un software di navigazione e di posizionamento GPS per Motorola A925.

http://www.spaziocellulare.com/forum/showthread.php?t=3212 – 85k Nuovo Software Gps X Nokia N95 Nokia N95