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Dispensa sui sistemi GPS
Note sul sistema GPS Global
Positioning System
a cura di Roger Stewart - Mobit srl -
www.mobit.com
Il GPS sta rapidamente entrando nel linguaggio e nella vita di molti.
Presentiamo qui una breve illustrazione della sua struttura e dei suoi principi
di funzionamento. La natura del sistema è molto complessa... ci permettiamo
alcune piccole imprecisioni al fine di rendere la spiegazione più chiara e
accessibile.
Cos'è il GPS?
GPS è l'abbreviazione di Global Positioning System (Sistema Globale di
Rilevamento della Posizione). Si tratta un un sistema mediante cui un idoneo
apparato è in grado di rilevare le proprie coordinate geografiche in qualunque
punto della terra esso si trovi. I principi su cui si basa il GPS sono in realtà
piuttosto semplici, anche se il sistema stesso fa uso di tecnologie estremamente
avanzate. Il sistema è costituito da 1) una sezione orbitante (un gruppo di
satelliti in orbita terrestre), 2) una sezione terrestre (un idoneo apparato
costituito da antenna e ricevitore), oltre alla 3) sezione di controllo (le
parti preposte al mantenimento del perfetto funzionamento del sistema). Il
sistema è di proprietà del dipartimento di difesa degli Stati Uniti d'America.
Quali dati fornisce il sistema GPS?
Il GPS può fornire istantaneamente la posizione del ricevitore (latitudine,
longitudine e altitudine) oltre all'ora esatta, con elevata precisione. Come
prodotto derivato da tali dati primari, vengono disponibili anche direzione e
velocità di marcia. Oltre a questi dati, un ricevitore è in grado di accedere ad
alcune informazioni ausiliarie relative al sistema GPS (numero, posizione e
stato dei satelliti in funzione ecc.). La sezione orbitante è costituita da 24
satelliti operativi, più tre satelliti di scorta. Le loro orbite sono circolari
e sono disposte in modo che sempre ed ovunque sulla superficie terrestre almeno
sei di essi siano teoricamente visibili, salvo ostacoli naturali (montagne) e
artificiali (muri ed edifici). I satelliti sono posizionati su sei piani
orbitali a circa 20200 chilometri dalla superficie terrestre. Ogni satellite
compie un'orbita in 12 ore.
Su quale principio si basa il Sistema GPS?
Il GPS si basa sulla misurazione delle distanze dai satelliti GPS. Questo
significa che calcoliamo la nostra posizione sulla terra misurando la nostra
distanza da un gruppo di satelliti nello spazio. I satelliti fungono da punti di
riferimento.
Potreste chiedervi: "Come misurare la distanza dai satelliti?" Oppure: "Come
conoscere dove si trovano i satelliti?". Per il momento ignoriamo questi due
quesiti, per quanto fondamentali. Diamo per ora per scontato di poter misurare
esattamente dove un satellite si trova nello spazio ed esattamente
quanto è distante da noi.
Il concetto base del GPS è semplice: supponiamo di esserci persi nello spazio e
cerchiamo di sapere dove siamo. Se sappiamo di essere ad una certa distanza dal
satellite A, per esempio 11000 chilometri, già questo dato approssima molto dove
nell'universo ci troviamo. Ci indica che siamo sulla superficie di una sfera
immaginaria con centro nel satellite e con raggio di 11000 chilometri.
Se, poi, sappiamo anche di essere a 12000 chilometri da un altro satellite, il
satellite B, questo approssima ulteriormente la nostra posizione. Questo perché
gli unici punti nell' universo dove ci possiamo trovarci contemporaneamente a
11000 chilometri dal satellite A e a 12000 chilometri dal satellite B si
trovano su una circonferenza dove queste due sfere si intersecano - la loro
intersezione geometrica.
Se misuriamo la nostra distanza da un terzo satellite possiamo sapere con
precisione dove siamo, perché se allo stesso tempo sappiamo di distare 13000
chilometri dal satellite C, ci sono solo due punti nello spazio dove
questo può essere vero. Questi due punti sono quelli dove la sfera di 13000
chilometri di raggio interseca la circonferenza che è definita da l'intersezione
della sfera da 11000 chilometri con quella da 12000 chilometri.
Come decidere quale dei due punti è l'effettiva posizione? Possiamo basarci
sulla misurazione della nostra distanza da un quarto satellite, ma quasi sempre
è facile scartare uno dei due punti per altri motivi. Nella pratica, quasi
sempre uno dei due punti si trova lontano dalla superficie della terra o (sulla
base di misurazioni in due istanti successivi) ha una velocità irrealisticamente
alta. I ricevitori GPS utilizzano varie tecniche per distinguere i punti
plausibili da quelli impossibili.
Se si è sicuri della propria altitudine, come nelle applicazioni marine (si è
sicuri di essere a livello del mare!), si può eliminare una delle misurazioni.
Una delle sfere per il calcolo può essere sostituita da una sfera avente il
centro nel centro della terra e il raggio uguale al raggio terrestre più la
propria altitudine.
Quindi, a rigor di teoria, la trigonometria ci dice che abbiamo bisogno
di quattro distanze per poter definire in modo non ambiguo la nostra
posizione. Ma in pratica è possibilissimo usarne tre, con un po' di
intelligenza.
Il principio base del GPS è tutto qui. Il resto è puro dettaglio tecnico per
agevolare e rendere più precisa la determinazione delle distanze. Avevamo dato
per scontati alcuni elementi importanti: Come misurare la distanza dai
satelliti? E come conoscere dove si trovano i satelliti? Ora possiamo affrontare
questi argomenti e metterli in relazione con quanto visto fin qui.
Come misurare la distanza dai satelliti?
Poiché il GPS è basato sulla conoscenza della propria distanza dai satelliti
nello spazio, abbiamo bisogno di un metodo per calcolare quanto distiamo da
questi satelliti.
Tutti abbiamo imparato a scuola la formula per risolvere il seguente tipico
problema: "Se un'automobile va a 60 km/h per due ore, quanta distanza avrà
percorso?" Velocità (60 km/h) moltiplicato per il tempo di viaggio
(2 ore) è uguale alla distanza (120 km).
Allo stesso modo il sistema GPS funziona cronometrando quanto tempo un segnale
radio impiega a raggiungerci da un satellite e calcolando la distanza dal
satellite stesso in funzione di quel tempo.
Le onde radio viaggiano alla velocità della luce: 300000 km al secondo. Quindi
se possiamo sapere quando esattamente il satellite inizia ad inviare il suo
messaggio radio e quando lo riceviamo, sapremo quanto impiega a raggiungerci.
Basta moltiplicare quel tempo in secondi per 300000 km/sec e quella è la nostra
distanza dal satellite. (Ricordiamo che tutto ciò di cui abbiamo bisogno sono le
tre distanze da tre differenti satelliti e potremo calcolare la nostra
posizione).
I nostri cronometri, chiaramente, devono avere una altissima risoluzione, poiché
la luce viaggia molto velocemente. Infatti se il satellite fosse sulla nostra
verticale il messaggio radio impiegherebbe circa 6/100 di secondo per
raggiungerci. Un errore di solo un millesimo di secondo genererebbe un errore di
moltissimi chilometri.
A questo punto, come possiamo sapere quando il segnale lascia il satellite?
Il trucco per misurare il tempo di viaggio del segnale radio è conoscere
esattamente quando il segnale lascia il satellite. Si tratta di uno dei concetti
su cui si basa il GPS: la sincronizzazione degli orologi dei satelliti e dei
ricevitori e la generazione di particolari codici sia da parte dei satelliti che
nei ricevitori. Satelliti e ricevitori, con i propri orologi interni
perfettamente sincronizzati possono generare lo stesso codice
esattamente allo stesso tempo. Vediamo come funziona e perché è
importante, ricorrendo ad una analogia molto semplice: immaginate che voi ed un
vostro amico siete agli estremi opposti di uno stadio di calcio. Supponete che
esista un criterio per essere sicuri che entrambi iniziate a recitare l'alfabeto
nello stesso istante; ed entrambi lo scandite ad alta voce (generate, cioè, un
codice...).
Ciò che sentite entrambi alla vostra estremità del campo è la vostra voce che
dice: "A...B...C..." e poi, un po' più tardi, sentite la voce del vostro amico
che dice: "A... B... C..." e così via. Magari sarete già alla "C" nel momento in
cui sentite la sua "A". Questo perché il suono della sua voce impiega un certo
intervallo per attraversare lo stadio e raggiungervi.
Poiché iniziate entrambi a gridare (trasmettere il codice...) nello stesso
istante (magari sincronizzando l'inizio con un cenno della mano), si può
misurare il tempo che intercorre tra l'istante in cui voi gridate "A" e quando
sentite il vostro amico dire "A". Questo è il tempo che impiega il suono per
percorrere lo stadio. Poiché è nota le velocità del suono, è facile determinare
la distanza che vi separa dal vostro amico. Il sistema GPS funziona allo stesso
modo.
Il vantaggio di usare un insieme di codici, o nel caso della nostra analogia,
una sequenza di lettere, è che si puó misurare l'intervallo in un qualsiasi
momento. Non è necessario dover misurare tra quando si dice "A" e quando si
sente l' amico dire "A". Lo si può fare tra qualsiasi coppia di lettere.
Codici pseudo-casuali
Il sistema GPS non usa certo l'alfabeto. Sia i satelliti che i ricevitori in
realtà generano un complicato insieme di codici digitali. I codici sono
appositamente congegnati così da poter essere confrontati facilmente ed in modo
non ambiguo e per altri motivi tecnici di cui parleremo in seguito. In poche
parole i codici sono così complessi da apparire come una lunga stringa di
impulsi casuali.
Ma non sono affatto casuali, bensì sequenze pseudo-casuali ripetute ogni
millisecondo.
La Temporizzazione Precisa
Ma attenzione. Sappiamo che la luce viaggia a 300000 km al secondo. Se il
satellite ed il nostro ricevitore sono fuori sincronia di solo 1/100 di secondo,
la misurazione della distanza potrebbe essere fuori di 3000 km! Come possiamo
sapere se sia il nostro ricevitore che il satellite stanno generando realmente i
loro codici esattamente nello stesso istante?
Bene, una parte del sincronismo dell'orologio può essere facile da spiegare: i
satelliti hanno orologi atomici a bordo. Sono estremamente precisi e costosi.
Costano circa cento mila dollari l'uno ed ogni satellite ne ha quattro, per
essere sicuri che uno funziona sempre.
Gli orologi atomici non funzionano con energia atomica. Vengono chiamati così
perché usano le oscillazioni di un particolare atomo come loro "metronomo". è il
più preciso e accurato riferimento temporale che l'uomo abbia mai sviluppato.
Questo è molto valido per i satelliti, ma per noi comuni mortali? Se dovessimo
avere su ogni ricevitore GPS un orologio atomico da 210 milioni, solo lo yacht
di Berlusconi potrebbe disporne.
Ci viene in aiuto la trigonometria.
Fortunatamente esiste un'alternativa a questi orologi sofisticati: una
misurazione supplementare può compensare un sincronismo impreciso. (Ora è chiaro
perché abbiamo detto che teoricamente bastano tre misurazioni).
La trigonometria ci dice che se tre misurazioni perfette definiscono un
punto in uno spazio tridimensionale, allora quattro misurazioni imperfette
possono eliminare qualsiasi errore di temporizzazione (fintanto che l'errore è
costante).
Il tutto potrebbe sembrare un gran guazzabuglio tecnico, ma l'idea è veramente
molto semplice. La spiegazione sarà molto più semplice se cerchiamo di capire il
tutto con diagrammi, e questi diagrammi li consideriamo a sole due dimensioni.
Sappiamo che il sistema GPS è a tre dimensioni, ma il principio che discuteremo
è valido anche nel caso di bidimensionalità. Semplicemente non considereremo una
misura.
Perché aggiungendo una misurazione si elimina l'errore dell'orologio
Ecco come funziona: supponiamo che l'orologio del ricevitore non sia
perfetto quanto un orologio atomico. è come un orologio al quarzo ma non è
perfettamente sincronizzato con il tempo universale. Supponiamo che il nostro
orologio sia un po' lento, quindi se segna mezzogiorno, in realtà sono già le
12:00:01. Vediamo quindi cosa fare per i nostri calcoli.
In genere si parla nel caso dei satelliti di "range" in termini di miglia o
chilometri, ma dal momento che stiamo parlando di tempo, il nostro "range" sarà
in tali termini. Questo permette di evidenziare maggiormente l'errore che il
nostro orologio determina sulla nostra posizione,
Bene, siamo a quattro secondi dal satellite A e sei secondi dal satellite B. In
un sistema bidimensionale, questi due range sono sufficienti per
definire un punto. Chiamiamolo "X". Quindi "X" rappresenta l'esatta posizione se
tutti gli orologi funzionano perfettamente. Ma che cosa accade usando il
ricevitore "imperfetto", che è più lento di un secondo? Diremo che la distanza
dal satellite A è 5 secondi e dal satellite B 7 secondi. Questo fa sì che i due
cerchi si intersechino in un punto differente: chiamiamolo "XX". Quindi XX è il
punto indicato dal nostro ricevitore imperfetto. Ma questo ci appare come una
risposta corretta, poiché non abbiamo modo di sapere che il nostro ricevitore è
un po' lento. Ma determinerebbe un errore di molti chilometri. Probabilmente ce
ne accorgeremmo quando andiamo a sbattere contro gli scogli, ma i calcoli non ci
avvertono.
É proprio a questo punto che il trucco della trigonometria ci può aiutare:
aggiungiamo un'altra misurazione al calcolo. Nel nostro esempio bidimensionale,
vuol dire un terzo satellite.
Consideriamo (se abbiamo orologi perfetti) che un satellite C sia a 8 secondi
dalla nostra reale posizione. I tre cerchi si intersecano in X perché questi
cerchi rappresentano il reale range dei tre satelliti.
Ora aggiungiamo un secondo allo scostamento e vediamo cosa succede. Mentre A e B
si intersecano in XX, C è solo vicino a un punto. Così non esiste alcun
punto che può essere realmente 5 secondi da A, sette secondi da B e nove secondi
da C. Non esiste alcun modo che queste misurazioni si intersechino.
I computer nel nostro ricevitore GPS sono programmati in modo tale che quando
effettuano una serie di misurazioni che non si possono intersecare in un singolo
punto, si accorgono che c'é qualcosa di errato.
Quindi il computer inizia a sottrarre (o aggiungere) tempo, la stessa quantità
di tempo dalle varie misurazioni. Vengono tarate le misurazioni fino a quando la
tutti i range non vengono riportati ad un punto. Praticamente, così facendo, si
accorge che sottraendo, per esempio, un secondo da tutte e tre le misurazioni
può far sì che i cerchi si intersechino in quel punto. E con ciò determina che
il suo orologio interno è indietro di un secondo (e lo corregge). Così,
aggiungendo una misurazione in più, possiamo eliminare qualsiasi errore
dell'orologio che i nostri ricevitori possono avere.
Misurazioni tridimensionali precise richiedono 4 misurazioni
Nel sistema tridimensionale questo implica l'utilizzo di quattro
misurazioni per cancellare qualsiasi errore. Questo è un numero molto importante
da ricordare perché vuol dire che si può avere una posizione accurata fintanto
che si hanno quattro satelliti intorno a noi, ricevibili.
Come conoscere dove si trovano i satelliti?
Il secondo elemento fondamentale che avevamo dato per scontato all'inizio era
quello di conoscere dove si trovano i satelliti nello spazio, così da poter
calcolare la nostra posizione da loro. Ma come possiamo sapere dove si trova
qualcosa nello spazio a 18000 km? I 18000 km di altitudine sono un beneficio in
questo caso. A quella altitudine, si trova ben al di sopra della atmosfera
terrestre, dagli attriti contro l'aria, e l'effetto del vento. E quindi la sua
orbita sarà precisamente definita dalle leggi fisiche e calcolabile con
opportuni algoritmi. Così come la luna, che gira intorno alla Terra da milioni
di anni senza cambiamenti significativi, i nostri satelliti GPS orbitano in modo
molto prevedibile. I satelliti vengono posti in orbita con elevatissima
precisione. E poiché non c'é nessun attrito atmosferico, i satelliti resteranno
esattamente in questa orbita. Le orbite sono note in anticipo e, in genere, i
ricevitori GPS sulla terra hanno un "almanacco" programmato nella memoria del
loro computer, che dice loro dove ogni satellite sarà in ogni momento.
Monitoraggio continuo
Ora questo modello matematico delle orbite sarà piuttosto preciso, ma per
rendere il sistema ancora più preciso, i satelliti GPS sono continuamente
monitorati dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, l'ente che li
gestisce. Questo perché i satelliti GPS non sono in un' orbita geostazionaria
come i satelliti TV. Poiché girano intorno al pianeta una volta ogni dodici ore,
i satelliti GPS passano sopra una delle stazioni di monitoraggio due volte al
giorno. Questo permette di misurare precisamente la loro altitudine, posizione,
e velocità. Le variazioni rilevate vengono dette errori di "effemeridi". Sono
solitamente di minuscola entità e vengono causati da attriti gravitazionali da
parte della Luna e del Sole o dalla pressione sul satellite della radiazione
solare. Una volta misurata la posizione del satellite, la stazione di
monitoraggio trasmette tali informazioni di scostamento al satellite stesso, che
da quel momento trasmetterà queste minime correzioni insieme con le sue
informazioni di temporizzazione.
Questo è un importante fatto da ricordare: i satelliti GPS non solo trasmettono
un codice pseudo-casuale ai fini della temporizzazione, ma trasmettono anche un
messaggio di dati riguardante la loro esatta posizione orbitale e la salute del
loro sistema. Tutti i validi ricevitori GPS usano queste informazioni, oltre
all'informazione contenuta nei loro almanacchi interni, per stabilire in modo
preciso la posizione dei satelliti.
Ritardi Ionosferici e Atmosferici
Abbiamo osservato che il sistema GPS incorpora un numero elevato di accorgimenti
per renderlo più preciso possibile. Vengono impiegati orologi atomici sui
satelliti e viene effettuata una misurazione supplementare per eliminare
qualsiasi errore che gli orologi del ricevitore possano avere. I satelliti ci
inviano dati aggiornati relativi agli scostamenti delle loro posizioni orbitali.
Ma sebbene il sistema sembri perfetto, ci sono ulteriori errori, più difficili
da eliminare.
Il più significativo di questi errori è determinato dalla ionosfera, uno strato
di particelle cariche elettricamente poste a 130-190 km dalla terra. Queste
particelle influenzano la velocità della luce e quindi la velocità dei segnali
radio del GPS. Ci si potrebbe sorprendere... ma la velocità della luce non è
forse la più sacra di tutte le costanti universali?
La velocità della luce è solo una costante nel vuoto, il vuoto dello
spazio profondo. Ma quando la luce (o il segnale radio) passa attraverso un
mezzo più denso, come una banda di particelle cariche di spessore pari a
centinaia di chilometri, rallenta un poco. E questo rallentamento sballa i
calcoli della nostra distanza perché tali calcoli utilizzano come costante la
velocità della luce.
Torniamo a quel problemino: quanta strada percorre un'auto se viaggia a 60 km/h
per 2 ore? Immaginiamo quanto può essere complicata la risposta se, lungo la
strada, il guidatore si ferma all'Autogrill senza dircelo. Questo è ciò che fa
la luce. Rallenta e riaccelera a seconda del mezzo che incontra.
Possiamo considerare due modi per minimizzare l'errore causato da questa
variazione. Dapprima possiamo ipotizzare una variazione tipica della velocità in
un giorno medio, sotto condizioni medie di ionosfera, e quindi applicare quel
fattore di correzione a tutte le nostre misurazioni. Ciò aiuta, ma
sfortunatamente ogni giorno non è un giorno medio.
Un altro modo per misurare la variazione nella velocità del nostro segnale è
considerare le velocità relative di due differenti segnali: quando la luce
viaggia attraverso la ionosfera rallenta in misura inversamente proporzionale
alla sua frequenza.
Così se confrontiamo i tempi di arrivo delle due parti differenti del segnale
GPS, due parti che hanno frequenze differenti, possiamo conoscere l'entità del
rallentamento dovuto alla ionosfera. Questo tipo di correzione di errore è molto
sofisticato e viene impiegato solo sui più avanzati ricevitori GPS a doppia
frequenza. Con questo metodo può essere eliminata la maggior parte dell'errore
dovuta all'ionosfera.
Dopo che i segnali GPS passano attraverso la ionosfera entrano nell'atmosfera.
Sfortunatamente anche il vapore acqueo nell'atmosfera può influire sui segnali.
Gli errori sono simili a quelli causati dalla ionosfera, ma questo tipo di
errore è impossibile da correggere. Per fortuna il suo effetto sui calcoli della
nostra posizione è piuttosto piccolo.
Altri tipi di errore
I ritardi di propagazione dovuti a ionosfera e atmosfera sono solo un tipo di
errore che si infiltra nelle nostre misurazioni.
Sebbene molto precisi, anche gli orologi atomici sui satelliti sono soggetti a
piccole variazioni. Il sistema di monitoraggio del GPS verifica questi orologi e
può correggerli quando ci sono piccole variazioni, ma anche così, piccole
imprecisioni possono talvolta influenzare le nostre misurazioni.
Così come gli orologi atomici nei satelliti, i nostri ricevitori sulla terra
possono talvolta sbagliare, a causa di approssimazioni numeriche interne o
errate correlazioni di codici pseudocasuali, dovuti anche a scariche elettriche
atmosferiche. Questi errori sono di solito molto piccoli o molto grandi. è
facile evidenziare gli errori grandi, perché sono così ovvii, ma quelli piccoli
sono complessi da individuare. Questi "errori del ricevitore" possono indurre
errori di decine di metri nelle misurazioni.
Un altro tipo di errore che non può essere addebitato a satelliti o ricevitori è
il "multipath error". Si verifica quando i segnali trasmessi dai satelliti
rimbalzano su ostacoli naturali o artificiali prima di giungere al ricevitore.
Il risultato è che il segnale non arriva direttamente al ricevitore nei tempi
previsti. è lo stesso effetto che causa le "ombre" nella ricezione televisiva. I
ricevitori moderni usano avanzate tecniche di elaborazione dei segnali e
speciali antenne per minimizzare questo problema, ma in diversi casi può
contribuire alla incertezza delle misurazioni GPS. Spesso, se il ricevitore è in
grado di ricevere cinque o sei satelliti contemporaneamente, è in grado di
individuare un segnale che non quadra con gli altri (per effetto del rimbalzo) e
di scartarlo per i calcoli.
Gli errori determinano incertezza
Tutte le cause di errore discusse sommate tutte insieme danno ad ogni
misurazione del GPS una piccola incertezza. Questo vuol dire che anziché poter
dire che qualcosa è a 100 metri da noi si deve dire che è a 100 metri più o meno
un metro. Un altro modo per descriverlo é: un righello che non termina di netto
ma in fondo è di gommapiuma.
In pratica, il GPS può indicare la posizione con un errore intorno ai 20 metri -
o meglio con un ottimo ricevitore.
Per avere la migliore precisione possibile, un buon ricevitore GPS tiene in
considerazione e rende disponibile all'utente il risultato di un principio della
geometria detto "Diluizione Geometrica della Precisione".
Le misurazioni GPS possono essere migliori o peggiori a seconda dei satelliti
usati per effettuare le misurazioni della posizione.
Non che un satellite sia migliore di un altro. è che, a seconda dell'angolazione
tra loro nel cielo, la geometria può accentuare o diminuire tutte le incertezze
di cui abbiamo parlato sopra. è un po' come nel biliardo, la scelta del tiro. Un
buon giocatore sa che certe angolazioni mantengono meglio la precisione del
tiro, mentre altre angolazioni amplificano gli errori dell'impatto iniziale
della stecca con la palla.
Siccome abbiamo visto che ogni misurazione ha una certa incertezza, dovremmo
rappresentare la distanza dal satellite come una circonferenza approssimata.
Come un righello col fondo in gommapiuma, possiamo dire che la nostra distanza
da ciascun satellite è circa 18000 km più o meno qualche metro, determinando una
area di incertezza. Le circonferenze approssimative delle distanze da ciascun
satellite si intersecano, ma non danno luogo ad un punto di intersezione, ma a
una area di intersezione (o meglio una qualche forma tridimensionale di
intersezione). O, in altre parole, le incertezze significano che non possiamo
dire di essere esattamente in un singolo punto, possiamo solo dire di essere da
qualche parte in quello spazio.
Ma la grandezza di quello spazio di intersezione dipende dall'angolo tra i
satelliti. A seconda dell'angolo tra le linee che ci congiungono ai satelliti
che usiamo per il rilevamento della nostra posizione tale spazio potrebbe essere
grande o piccolo, stretto e relativamente piccolo o allungato e piuttosto
grande. In breve, più è ampio l'angolo, più è precisa la misurazione. Se, per
esempio, lo spazio determinato è allungato e sostanzialmente "verticale"
rispetto alla superficie terrestre, e sappiamo di "avere i piedi sulla terra",
il riferimento diventa piuttosto preciso - una specie di elisse proiettato sul
terreno dove ci troviamo.
Un buon ricevitore, come il Roamer,
per esempio, riceve 12 canali contemporaneamente e fa uso di algoritmi che
analizzano le relative posizioni di tutti i satelliti disponibili scegliendo i
quattro migliori candidati, quelli meglio posizionati per ridurre la dimensione
dello spazio di incertezza.
Cos'è il Selective
Availability? (o meglio, cos'era?).
Il GPS è stato concepito per
uso militare delle forze armate USA. Ma nelle intenzioni, il governo USA non
voleva dare anche ai nemici la possibilità di localizzazione con elevata
precisione. Per questo motivo, il segnale è stato diviso in due parti, la parte
militare (precisa ma criptata) e la parte civile (imprecisa ma "in chiaro"). Il
segnale civile, infatti, veniva artificialmente manipolato, introducendo
un'incertezza, un movimento casuale e imprevedibile di alcune decine di metri.
Dal primo maggio 2000 quella manipolazione è stata rimossa.
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