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GPS è l'acronimo di Global Positioning System, sistema di posizionamento
globale.
La progettazione del GPS parte ufficialmente nel 1963, ma già dal
1957-1958 si trovano tracce dei primi esperimenti.
Il progetto, finanziato dal Dipartimento della Difesa USA e classificato
top secret per 15 anni, prende quindi il via durante la guerra fredda per scopi
esclusivamente militari: la sola fase di progettazione del sistema GPS ha
richiesto quasi 16 anni.
Il primo satellite GPS viene messo in orbita nel 1978.
La principale necessità che ha dato impulso iniziale ai progetti di
posizionamento satellitare era quella di elevare la precisione dei missili a
medio raggio senza dover ricorrere a guide elettroniche poste sull'obiettivo o
nelle sue immediate vicinanze, ma soprattutto senza doversi affidare a calcoli
balistici condizionati da una quantità enorme di fattori.
Altri scopi erano quelli di coordinare i movimenti delle truppe su
territorio nemico e guidare quelle particolari testate atomiche “fantasma” che
durante la guerra fredda erano alloggiate in appositi silos in costante
movimento negli oceani.
Con il completamento della seconda versione del GPS (denominata “Block
two” 1989-1994), il governo USA decide di rendere pubblici i parametri di
accesso per sfruttare il sistema. I satelliti sono già dotati di un apposito
canale radio sfruttabile autonomamente, denominato L1 o canale civile.
Il 1994 segna l'inizio ufficiale della grande esperienza del GPS civile,
con ogni probabilità il più vasto, sofisticato e complesso sistema tecnologico
permanente mai creato dal genere umano.
Il sistema GPS è attualmente composto da 24 satelliti operativi e tre
satelliti latenti (vere e proprie "ruote di scorta") classe NAVSTAR
blocco 2A-2As, oltre a 5 stazioni di controllo a terra dislocate alle
Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein e Colorado Springs.
Una delle caratteristiche peculiari del sistema GPS è quella di essere
costantemente al passo con l’evoluzione tecnologica grazie al periodico
rinnovo della costellazione (la vita media di un satellite GPS è di
circa 7 anni e mezzo).
I satelliti GPS orbitano a 20197 km dalla terra (poco più della metà
della distanza per l'orbita geostazionaria, quindi non sono satelliti
geostazionari).
Impiegano circa 12 ore per compiere un'orbita completa attorno alla
terra con una velocità di spostamento riportata al suolo terrestre di
circa 3000 km/h SLM e una velocità sul piano dell'orbita di circa 13000
km/h.
Immaginiamo tre sfere che si intersecano e che hanno due soli punti
comuni di intersezione, uno basso e uno alto (quello alto viene
automaticamente scartato dal ricevitore perché nello spazio).
Il punto di intersezione basso corrisponde alla posizione terrestre del
ricevitore GPS:
Per ottenere una posizione comprensiva anche dell’altitudine sul livello
del mare è necessaria l’intersezione di una quarta sfera, quindi la
ricezione di un quarto satellite.
Il margine di errore reale assoluto del sistema GPS è stimato
nell'ordine di un metro, ma fonti ufficiose parlano di circa 50
centimetri; tuttavia per sfruttare questo margine di errore necessitano
appositi ricevitori GPS militari in grado di decodificare
contemporaneamente sia le trasmissioni GPS sulla gamma L1 (1,57Ghz
Coarse Acquisition) che sulla gamma L2 (1,22Ghz Precise Acquisition).
L’utilizzo della gamma L2 è formalmente precluso all’utenza civile
mediante la criptazione del relativo codice PA.
Un ricevitore GPS civile si appoggia alla gamma L1, quindi l’errore
minimo è indicativamente di 15-20 metri:
La precisione indicata è quella reale del ricevitore GPS.
In realtà anche i GPS civili vantano una precisione sul campo assai più
elevata.
Questo è ottenuto con alcuni “stratagemmi” che il ricevitore GPS
utilizza per aumentare la propria precisione o, piuttosto, per “far
credere” di averla aumentata.
In auto, ad esempio, il GPS utilizza la cartografia che ha in memoria
per compensare la propria precisione. Se, ad esempio, il GPS “sa” che vi
trovate in autostrada… e il suo riferimento satellitare “puro” vi
indicherebbe una posizione a 10 metri a destra della carreggiata, il
software del GPS ipotizza (giustamente) che in realtà vi trovate sulla
carreggiata e non, magari, in campagna sfrecciando a 130 km/h!
Il sistema GPS non è l’unica costellazione di satelliti esistente: alla
fine degli anni 80 l’ex Unione Sovietica ha sviluppato il sistema
GLONASS.
Negli ultimi anni abbiamo assistito allo svolgimento di numerose
iniziative nate con il chiaro intento di diffondere la corretta
conoscenza e divulgazione della tecnologia GPS (convegni, incontri,
corsi, manifestazioni) ma molto raramente durante queste iniziative si è
equamente parlato di GLONASS (Global Navigation Satellite System).
La mancanza d'informazione ha reso ad oggi il sistema GLONASS poco
conosciuto e quindi sottovalutato.
Il GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) è un sistema satellitare
di posizionamento globale realizzato dall’ Ex Unione Sovietica più o
meno in concomitanza con quello americano. Tutti i satelliti sono
lanciati dal cosmodromo di Baikonur o dal cosmodromo di Plesetsk. Il
primo lancio risale a ottobre 1982 (satellite Kosmos – 1413) e la
costellazione si è completata nel periodo di massima efficienza con 24
satelliti nel 1995.
Negli anni successivi a causa della grave situazione economica interna
la Russia non ha avuto la possibilità di mantenere attiva l'intera
costellazione.
Ma nel 2002 con il migliorare della situazione economica è stato dato il
via al programma di rilancio del sistema satellitare Glonass che
prevedeva 18 satelliti entro il 2007, ed ha raggiunto nuovamente il
numero di 24 satelliti nel 2012.
Il programma prevede almeno un lancio all'anno, ciascuno dei quali
porterà nello spazio due o tre satelliti.
GPS e GLONASS sono sistemi molto simili, ma alcune differenze sono
significative:
E' superfluo sottolineare che un ricevitore GPS che sia in grado di
ricevere informazioni sia dal sistema G.P.S. che da sistema GLONASS
rappresenta quanto di tecnologicamente più avanzato sia disponibile ora
sul mercato.
Questi tipi di GPS offrono una straordinaria precisione e consentono di
"prendere il punto" con rapidità anche in condizioni estreme.
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