Come funziona il GPS

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Il GPS è il sistema che ha segnato la svolta nella tecnologia degli ultimi anni per la sua praticità in ambito militare e civile. Un aiuto indispensabile nelle diverse circostanze della vita di tutti i giorni.

In tantissimi lo usano ma in pochi sanno realmente come è nato e quali sono le sue peculiarità. Scopriamolo insieme.

Cosa significa GPS?

GPS è l’acronimo di Global Positioning System. É un sistema di posizionamento e navigazione satellitare che, attraverso una rete dedicata di satelliti artificiali in orbita, fornisce ad un terminale mobile o ricevitore GPS informazioni sulle sue coordinate geografiche, in ogni condizione meteorologica. La localizzazione avviene tramite la trasmissione di un segnale radio da parte di ciascun satellite e l’elaborazione dei segnali ricevuti da parte del ricevitore.

Il suo grado attuale di accuratezza è in metri, dipendentemente dalle condizioni meteorologiche, dalla disponibilità e dalla posizione dei satelliti rispetto al ricevitore, dalla qualità e dal tipo di ricevitore.

La vera particolarità di questo sistema è la completa autonomia: non richiede all’utente di trasmettere alcun dato e opera indipendentemente da qualsiasi ricezione telefonica o internet.

Esistono anche altri sistemi satellitari di broadcast oltre al sistema creato dagli Stati Uniti. Il più famoso è il GLONASS, acronimo di GLObal NAvigation Satellite System ed è il sistema di posizionamento utilizzato dai russi. Altri sistemi utilizzati, anche se meno frequentemente sono, in Europa, il sistema di posizionamento GALILEO, attivo dal 2016 e formato da 30 satelliti, il BEIDOU, creato dalla Cina e l’IRNSS, il sistema indiano.

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Le origini del GPS

Il progetto GPS è stato lanciato dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti nel 1973 per dare una risposta alla necessità delle forze armate statunitensi – Esercito, Marina ed Aviazione. Questo sistema doveva offrire la possibilità ai mezzi militari di orientarsi nello spazio (e nel tempo) in qualsiasi posizione e con qualsiasi condizione meteorologica.

Soltanto nel 1991, tuttavia, gli Stati Uniti hanno deciso di aprire l’utilizzo del GPS anche ai civili, ma con alcune limitazioni:  per questioni di sicurezza, la precisione della rilevazione era alterata. Solo nel 2000 tali limitazioni sono state abolite.

La tecnologia e la sua evoluzione

Il sistema di posizionamento dei GPS si basa su una costellazione di 32 satelliti orbitanti attorno alla Terra ad una distanza di 26.000 chilometri dal suolo.

Affinché si possano ricevere le coordinate GPS, un ricevitore deve riuscire a captare contemporaneamente il segnale di almeno 4 satelliti, così da poter effettuare la cosiddetta triangolazione del segnale.

In sostanza altro non sono che una serie di satelliti in orbita attorno alla Terra che inviano un segnale unico che viene successivamente letto e interpretato da un dispositivo GPS, situato sopra o vicino alla superficie terrestre. Per calcolare la posizione, un dispositivo GPS deve essere in grado di leggere il segnale da almeno quattro satelliti.

Ogni satellite nella rete circonda la terra due volte al giorno e ogni satellite invia un segnale unico, i parametri orbitali e il tempo. In qualsiasi momento, un dispositivo GPS può leggere i segnali da sei o più satelliti, ma è necessario che siano almeno quattro.

Ad oggi, questa tecnologia si è evoluta a pari passo con il crescente mercato degli smartphone, trasformandosi nell’attuale A-GPS, che consente di abbattere i tempi necessari alla prima localizzazione.

Svolta tramite l’A-GPS

Molti produttori di telefoni cellulari e smartphone hanno cercato di inserire un modulo GPS all’interno dei loro prodotti, avvalendosi del nuovo mercato dei servizi basati sul posizionamento (o LBS, location based services).

In un primo momento questo tipo di abbinamento localizzatore ha trovato dei limiti dovuto a:

  • la relativa lentezza con cui un terminale GPS acquisisce la propria posizione al momento dell’accensione (tra i 45 e i 90 secondi);
  • il conseguente notevole impegno di risorse hardware ed energetiche;

Oggi un nuovo tipo di tecnologia più avanzata ha preso il posto del vecchio sistema GPS. È nato quindi il sistema GPS assistito, detto anche A-GPS dall’inglese Assisted 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 radio a cui l’utente è agganciato.

In questo modo è più veloce per un telefono A-GPS 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.

L’A-GPS mostra la sua utilità soprattutto nei “canyon” urbani, quali vie strette o viali notevolmente alberati, in cui è difficile acquisire il segnale dai satelliti.

Ma i GPS, in ogni loro forma, sono ormai parte integrante della gran parte – se non tutti – dei modelli di smartphone in commercio, così come i servizi e le app che utilizzano questa tecnologia.

Il GPS su dispositivi mobili

Al giorno d’oggi, come accennato sopra, gran parte degli smartphone in commercio racchiudono al loro interno un ricevitore GPS. Si tratta di un “chip” dotato di un’antenna, un minuscolo processore e una sorta di orologio in grado di captare il segnale dei satelliti e di rilevare, le coordinate terrestri della sua posizione, riportandole eventualmente su una mappa grazie appositi sistemi, programmi o app.

All’inizio i chip GPS erano dei semplici rilevatori di coordinate terrestri mentre oggi, con l’evolversi della tecnologia, si possono trovare in tutta la loro funzionalità, in  svariati prodotti che utilizzano questo sistema.

  • Navigatori per automobili – possono mostrare interi itinerari di viaggio personalizzabili, oltre che la posizione attuale, sfruttando mappe di nazioni interi continenti, che possono essere scaricate al bisogno.
  • GPS tracker – ovvero “localizzatori”, dotati di un chip GPS, in grado di determinare la posizione dell’oggetto a cui sono collegati o della persona che li indossa. Necessitano solitamente  per funzionare di programmi appositi per computer o app per smartphone e tablet.
  • Smartphone, tablet e computer – da diverso tempo, questi dispositivi di uso comune sono dotati di un chip GPS che può essere attivato o disattivato al bisogno e usato, tramite programmi o app dedicate, per molteplici scopi (“trasformare” i device in navigatori satellitari o per localizzarli quando vengono smarriti o rubati, tanto per citare due scenari comuni). Per la precisione, non tutti i computer sono dotati di chip GPS, tuttavia è possibile sfruttare i servizi di localizzazione avvalendosi della connessione a Internet, combinando l’indirizzo IP ottenuto dalla macchina alla posizione del server più vicino, appartenente al gestore a cui è collegato.

Grazie alla geolocalizzazione, questi dispositivi mobili sono in grado di offrire servizi impensabili sino ad un paio di anni fa. Si può sapere con esattezza quando arriverà il prossimo treno, si possono geotaggare (aggiungere le coordinate GPS) foto e filmati e offrire molte altre applicazioni nella vita di tutti i giorni. 

Per conoscere alcuni esempi concreti, leggi il nostro articolo sulle App per geolocalizzazione telefono .

Per ottenere informazioni sulle potenzialità della tecnologia GPS in ambito mobile contattateci senza impegno.

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