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Il GPS e i suoi concorrenti

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Nascita della navigazione col Satellite

Il primo satellite del sistema NAVSTAR GPS (NAVigation Signal Timing And Ranging Global Positioning System) fu lanciato nel febbraio del 1978 dal Dipartimento della Difesa Americano. Posto in orbita circolare a circa 20000 Km di altezza con un periodo di rotazione di circa 12 ore, fu presto seguito da altri lanci. Nel 1995 i 24 satelliti del sistema globale erano operativi. Da allora, nuovi satelliti sono stati lanciati, per rimpiazzare i vecchi (ogni satellite “vive” in media 7 anni) e per aumentare la precisione del sistema.
Per la gioia degli appassionati vi suggerisco il seguente link: http://www.navcen.uscg.gov/gps/default.htm

 

A breve distanza dal lancio americano, anche i russi misero in orbita la loro costellazione di satelliti. Il sistema si chiama GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), possiede caratteristiche simili al GPS, orbita a circa 19000 Km, ma è degradato dalla mancanza di satelliti nuovi in sostituzione di quelli fuori uso. A causa delle difficoltà economiche della Russia, solo alcuni dei 24 satelliti richiesti è in funzione. Ma le cose stanno combiando, grazie anche ad accordi del governo russo con l’India. Si prevede un ripopolamento del sistema nel giro di pochi anni.

Per maggiori informazioni e per conoscere lo stato della costellazione GLONASS vi rimando al seguente link: http://www.glonass-center.ru/
Anche l’Europa avrà il suo sistema di navigazione satellitare. Nel 2008 dovrebbe essere operativo il progetto GALILEO, con 30 satelliti posti a circa 24000 Km di altezza. Le tecniche costruttive e di trasmissione consentiranno una copertura maggiore del territorio e uno scarto nell’ordine del metro.
Questo è il link del sistema europeo: http://www.esa.int/esaNA/galileo.html

 

Tre sistemi non sono troppi ?

Qualcuno si chiederà quali vantaggi offrono tre sistemi di satelliti che fanno la stessa cosa. I vantaggi sono notevoli: più satelliti si ricevono, maggiori sono la precisione e la rapidità di rilevamento. La navigazione aeronautica ad esempio, richiede margini di errore bassissimi per operare con velocità elevate. Con una ottantina di stelle nel cielo (i tre sistemi satellitari a regime), si otterrebbe un sistema preciso al centimetro.
L’unico ostacolo all’uso di più costellazioni satellitari è che ognuna opera con frequenze radio e parametri differenti. Occorre quindi un ricevitore multibanda oltre che multi-satellite. Ma la tecnologia ci ha abituato a ben altre meraviglie, tanto che già oggi sono in commercio ricevitori GPS+GLONASS.
Ultimo aspetto ma non meno importante, non dimentichiamo che le varie costellazioni di satelliti sono gestite dai rispettivi governi, che controllano la disponibilità del servizio e potrebbero oscurarlo per motivi di sicurezza. Da questo punto di vista GALILEO dovrebbe offrire maggiori garanzie, perché nasce per esclusivo uso civile.
In attesa delle mosse dei suoi concorrenti, il governo USA continua a destinare notevoli risorse economiche per mantenere efficiente il GPS. Le orbite dei satelliti devono essere costantemente corrette da terra, per mantenere la precisione necessaria; gli orologi atomici posti a bordo di ciascun satellite devono essere sincronizzati perfettamente tra loro; i vecchi satelliti vanno rimpiazzati costantemente. Se non ci fosse questa manutenzione il sistema diverrebbe inutilizzabile in pochi giorni!
Per questa indiscussa affidabilità quasi tutti i navigatori satellitari fanno riferimento esclusivamente alla costellazione NAVSTAR GPS, tanto che il termine “navigatore GPS” è sinonimo di navigatore satellitare.

 

Come funziona il GPS

Il funzionamento dei sistemi di navigazione satellitare è concettualmente semplice. I satelliti trasmettono una sequenza di impulsi verso la terra. Gli

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impulsi contengono informazioni sulla posizione del satellite, sull’istante preciso in cui l’impulso è partito e sulla posizione degli altri satelliti. A differenza dei normali ricevitori satellitari, un ricevitore GPS può agganciare molti satelliti contemporaneamente. Conoscendo la velocità con cui viaggiano gli impulsi (la velocità della luce), si possono misurare le distanze tra i satelliti e il ricevitore. Il confronto dei tempi di ricezione di tre satelliti rispetto alla loro posizione, consente di stabilire le coordinate del ricevitore usando il metodo geometrico della trilaterazione. Un quarto satellite è necessario per sincronizzare l’orologio del ricevitore con l’orologio atomico dei satelliti (che ha una precisione molto elevata). In pratica tutti i vantaggi del GPS dipendono dalla precisione con cui viene sincronizzato il tempo tra satelliti e ricevitore.

La posizione e il numero dei satelliti in orbita permette una copertura globale di tutto il pianeta. Un ricevitore a terra “vede” sempre almeno 4 satelliti, ma generalmente ne riceve non meno di 6. Il tipo di trasmissione ad impulsi codificati permette di coprire una vasta area usando antenne riceventi non direttive (le antenne non direttive possono ricevere da molte direzioni; le antenne direttive ricevono da una direzione precisa come ad esempio le parabole) molto compatte.

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  1. 28 maggio 2010 a 3:10 | #1

    GPS is very useful specially the ones that are put on the Car dashboard. it can really help you drive on unfamiliar places.-`-

  2. 23 ottobre 2010 a 17:08 | #2

    my GPs unit is made by Hewlett Packard and they seem to make very sturdy gps units.`,

  3. 9 novembre 2010 a 22:30 | #3

    the satellite receiver that we bought at best buy is great, we always use it whenever we are out camping “

  4. 15 novembre 2011 a 3:33 | #4

    Thank you for your thoughtful post!

  1. 31 ottobre 2010 a 18:41 | #1
  2. 31 ottobre 2010 a 18:47 | #2