Il Sistema GPS (Global Positioning System)

Storia e funzionamento del Sistema GPS

Il Global Positioning System è un sistema di posizionamento satellitare a copertura globale.
Il GPS nasce da un sistema di satelliti statunitensi (Transit) per consentire a navi e sommergibili di stabilire la propria posizione in qualsiasi condizione meteorologica.
Gli Stati Uniti nel 1991 decisero di affiancare al sistema PPS (Precision Positioning System) già esistente per scopi militari, il sistema SPS (Standard Positioning System) per usi civili. Il Dipartimento della Difesa Statunitense, però, consentì la nascita del sistema SPS solo introducendo un sistema di generazione di errori (Selective Availability) nei segnali satellitari allo scopo di ridurre l'accuratezza della rilevazione, consentendo precisioni solo nell'ordine di 100-150 m.
Nel maggio del 2000 gli Stati Uniti decisero di eliminare l'intenzionale errore nei segnali dei satelliti, mettendo così a disposizione l'attuale precisione (10-20 m). Nei modelli per uso civile è presente un dispositivo che inibisce il funzionamento ad altezze e velocità superiori a certi valori, per impedirne il montaggio su missili improvvisati
Il Sistema GPS è costituito da un complesso di 27 satelliti disposti su orbite inclinate di 55° rispetto al piano equatoriale (quindi non coprono le zone polari) a forma di ellissi a bassa eccentricità. Ogni satellite emette sulle frequenze di 1,2 e 1,5 GHz. Su queste frequenze vengono emessi messaggi contenenti il segnale orario'h e i parametri orbitali del satellite.

Il principio di funzionamento si basa su un metodo di posizionamento sferico, che consiste nel misurare il tempo impiegato da un segnale radio a percorrere la distanza satellite-ricevitore. Conoscendo il tempo impiegato dal segnale per giungere al ricevitore e l'esatta posizione di almeno 3 satelliti per avere una posizione 2D (bidimensionale), e 4 per avere una posizione 3D (tridimensionale), è possibile determinare la posizione nello spazio del ricevitore stesso.

Esistono in commercio ricevitori GPS, interfacciabili mediante porta USB o connessioni senza fili come il Bluetooth, che consentono di realizzare navigatori GPS su vari dispositivi: palmari, PC, computer portatili, e, se dotati di sufficiente memoria, anche telefoni cellulari.

Per la navigazione esistono software appositi, proprietari o open source che utilizzano una cartografia, anch'essa pubblica o proprietaria. Navigatori satellitari: per maggiori informazioni sul sistema GPS, sul sistema di posizionamento Galileo progettato dalla UE, sulle antenne GPS satellitari e sulle pricipali marche di navigatori satellitari (Tomtom, Garmin).