Global Positioning System | Sistema di posizionamento globale

Come funziona

Un'unità GPS prende i segnali radio dai satelliti nello spazio in orbita intorno alla Terra. Ci sono 31 satelliti a 20.200 chilometri (12.600 mi) sopra la Terra. Il periodo orbitale è di 11 ore e 58 minuti. Ogni cerchio ha un raggio di 26.600 chilometri (16.500 mi) a causa del raggio della Terra. Lontano dal Polo Nord e dal Polo Sud, un'unità GPS può ricevere segnali da 6 a 12 satelliti contemporaneamente. Ogni satellite contiene un orologio atomico che viene accuratamente impostato dal NORAD più volte al giorno.

I segnali radio contengono informazioni sul tempo e sulla posizione del satellite, comprese le sue effemeridi. Il ricevitore GPS sottrae l'ora attuale dall'ora in cui il segnale è stato inviato. La differenza indica quanto tempo fa è stato inviato il segnale. La differenza di tempo moltiplicata per la velocità della luce è la distanza dal satellite. L'unità GPS usa la trigonometria per calcolare dove si trova dalla posizione e dalla distanza di ogni satellite. Di solito ci devono essere almeno quattro satelliti per risolvere le equazioni geometriche. Un ricevitore GPS può calcolare la sua posizione molte volte in un secondo.

Molti ricevitori consumer economici sono precisi fino a 20 metri (66 piedi) quasi ovunque sulla Terra.

Un'unità GPS di solito può anche calcolare la sua velocità attuale. Quelli economici, come in un telefono cellulare, lo fanno confrontando la posizione attuale con quella recente. Quelli costosi, come in un aereo di linea, usano l'effetto Doppler e sono molto precisi.

I satelliti GPS circondano la terra in quattro piani, più un gruppo sopra l'equatore. I satelliti blu qui sono visibili da un ricevitore GPS a 45° Nord. I satelliti rossi sono bloccati dalla Terra.

Storia

Vari sistemi di radionavigazione sono in uso dalla metà del XX secolo. Negli anni '60, alcuni esperimenti misero i trasmettitori radio nei satelliti. Un nuovo sistema, inizialmente chiamato Navstar, fu progettato negli anni '70 dalla United States Air Force. Divenne il GPS e fu usato solo dall'esercito statunitense. Nel 1983 il presidente Ronald Reagan diede l'ordine di permettere a chiunque di utilizzare il sistema, anche se era ancora troppo piccolo per essere molto utile. Il segnale di massima precisione era criptato e solo le forze armate potevano usarlo, ma negli anni '90 fu temporaneamente decriptato e questo fu reso permanente al volgere del secolo.

Alcuni ricevitori GPS sono unità separate con la propria alimentazione e il proprio display. Questi erano la maggioranza nel 20° secolo. I ricevitori militari allora mostravano solo le coordinate geografiche, o alcuni non avevano display ma davano solo le coordinate a un'altra macchina.

Ora, la maggior parte dei ricevitori GPS sono parte dei telefoni cellulari, e molti sono incorporati in orologi da polso, automobili e altri dispositivi. La parte GPS di un telefono cellulare è piccola e di solito povera, ma il telefono usa anche stazioni base mobili e segnali Wi-Fi per aiutare.

Altri sistemi

Ci sono altri sistemi che agiscono allo stesso modo. Uno è stato messo nello spazio dalla Russia, chiamato GLONASS. Un altro che non è ancora fatto è chiamato Galileo e costruito dall'Unione Europea.