GPS Global Positioning System






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Il sistema G.P.S. è nato come versione satellitare e perfezionata del già esistente sistema L.O.R.A.N. nato negli U.S.A. negli anni ’40 e che permetteva la determinazione della propria posizione lungo le rotte di traffico navale ed aereo utilizzando stazioni terrestri denominate MASTER e SLAVE.

Il Global Positioning System (abbreviato in GPS, a sua volta abbreviazione di NAVSTAR GPS, acronimo di NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning System), è un sistema satellitare a copertura globale e continua gestito dal dipartimento della difesa (Departement of Defence, DoD) statunitense.

Nel 1991 gli USA avviarono il servizio con il nome SPS (Standard Positioning System), ma differenziato da quello militare denominato PPS (Precision Positioning System).

In pratica per gli usi civili veniva introdotta la SA (Selective Availability) che introduceva nei segnali satellitari degli errori intenzionali al fine di ridurne la precisione.

Il GPS è stato inizialmente progettato per scopi militari, ma fin da subito sono apparse evidenti le potenzialità per uso anche civile.

Fino al maggio 2000, il segnale per uso civile veniva degradato per ridurre la precisione attraverso la Selective Available (SA) consentendo precisioni nell'ordine di 100-150 m. Da quella data, invece, per decreto del Presidente degli Stati Uniti Bill Clinton, è stata disabilitata la degradazione del segnale, consentendo la precisione attuale di circa 10 metri.

Il principio di funzionamento si basa su un metodo di triangolazione sferico, che consiste nel misurare il tempo impiegato dai segnali emessi dai satelliti a percorrere la distanza satellite -ricevitore.

Conoscendo l'esatta posizione di almeno 3 satelliti per avere una posizione 2D (bidimensionale) e 4 per avere una posizione 3D (tridimensionale) ed il tempo impiegato dai segnali per giungere al ricevitore, è possibile determinare la posizione del ricevitore stesso.

Sistemi europei

E' di uso comune identificare tutti i sistemi di radionavigazione satellitare con il nome GPS (acronimo che identifica il sistema americano NAVSTAR GPS ).



Il sistema Galileo (Galileo Positioning System) è un sistema europeo di posizionamento satellitare prevalentemente dedicato ad usi civili e indipendente da quello americano GPS del Dipartimento della Difesa degli USA .

Per ora (2016) Galileo, che ha in orbita 18 satelliti sui 30 previsti, lavorera' in interoperabilita' con il Gps, offrendo pero' un risultato molto più preciso. Il sistema europeo diventerà pienamente operativo nel 2020,

Questo porterà una competizione nel mondo della radionavigazione, oggi monopolizzato e controllato dalle autorità militari USA.



 Attualmente esiste anche il sistema GLONASS (GLObal NAvigation   Satellite System) .

 Un sistema satellitare di posizionamento globale realizzato
 dall’ Ex   Unione Sovietica più o meno in concomitanza con quello americano.

Il primo lancio di satelliti risale al 12 ottobre 1982, la costellazione si è completata con 24 satelliti nel 1997.



L' utilizzo contemporaneo di questi sistemi di radionavigazione permette di calcolare la posizione del ricevitore GPS con una precisione di 2 metri.

- Il sistema APRS
Clicca QUI per informazioni sul funzionamento del sistema APRS

GPS in pillole

Il sistema GPS e' formato da 24 satelliti a 20200 Km di altezza con orbite inclinate di 55 gradi sull'equatore che si muovono alla velocita' di circa circa 5 miglia (8 Km) al secondo.
Essi completano l'orbita in 12 ore. A bordo sono presenti due orologi atomici al cesio e due al rubidio. E' di fondamentale importanza per il servizio la precisione della misurazione del tempo.

lL secondo Squadrone di controllo satellitare dell’Aeronautica Militare degli Stati Uniti, con sede nella base di Falcon nel Colorado, è delegato all’operatività del sistema GPS.

Questi tecnici costituiscono il comparto terrestre del sistema. Dispongono di stazioni di monitoraggio in numerosi punti della superficie terrestre, tramite le quali seguono le condizioni di salute dei satelliti, eseguono la manutenzione, ecc.
Il sistema GPS necessita di un elevato livello di manutenzione 24 ore su 24

Il GPS funziona per triangolazione e il principio di funzionamento e' a senso unico cioè il satellite trasmette ed il vostro ricevitore ascolta.

Il sistema permette di ottenere dati di posizione in termini di longitudine, latitudine e altezza.
Per ottenere questi dati devono essere visibili almeno quattro satelliti.

Risolvendo il seguente sistema si puo' ricavare:

· la posizione avendo il dato di tempo
· il dato di tempo avendo l'esatta posizione.

(X1-Ux)^2+(Y1-Uy)^2+(Z1+Uz)=(t1 c)^2
(X2-Ux)^2+(Y2-Uy)^2+(Z2+Uz)=(t2 c)^2
(X3-Ux)^2+(Y3-Uy)^2+(Z3+Uz)=(t3 c)^2
(X4-Ux)^2+(Y4-Uy)^2+(Z4+Uz)=(t4 c)^2

Dove c è la velocità della luce ( c = 299.792,458 Km/s )
X, Y, Z sono le coordinate del satellite
Ux, Uy, Uz sono le coordinate del ricevitore GPS posizionato sulla superficie terrestre.