Come il GPS Usa le Distanze dei Satelliti per Determinare la Posizione
È una cosa entrare in un negozio di elettronica, comprare un GPS, imparare a usarlo e sentirsi al passo con la tecnologia. È tutt'altra cosa capire le basi della tecnologia che c'è dietro: almeno 24 satelliti che sfrecciano nello spazio e la loro distanza dalla Terra. La distanza tra il ricevitore GPS e i satelliti è cruciale per determinare la posizione attraverso un processo chiamato trilaterazione.
Contesto: La Costellazione di Satelliti
In realtà ci sono almeno 31 satelliti in orbita attorno alla Terra, ma solo 24 sono considerati i satelliti GPS ufficiali attivi. Orbitano due volte al giorno a circa 11.000 km/h e inviano segnali radio alla velocità della luce (300.000 km/s) ai ricevitori GPS sui veicoli e a terra. Tuttavia, bastano tre satelliti per una lettura accurata — e per questo la loro distanza nota da un particolare dispositivo GPS è fondamentale.
Trilaterazione: Il Cuore del Posizionamento
La chiave per individuare con precisione un dispositivo GPS è conoscere la distanza di tre satelliti da quell'unità. La combinazione di queste tre misurazioni per determinare la posizione si chiama trilaterazione. Funziona così: il ricevitore GPS calcola quanto tempo impiega un segnale satellitare, che viaggia alla velocità della luce, per raggiungere il ricevitore, confrontando l'ora di partenza dal satellite con quella di arrivo. Quel lasso di tempo dice al ricevitore quanto è distante il satellite. Aggiungendo le distanze di altri due satelliti, il dispositivo può determinare non solo la propria posizione, ma anche la velocità di spostamento.
Correzioni: Il Quarto Satellite e i Sistemi di Aumento
Con un quarto satellite, la misurazione è ancora più precisa, fornendo non solo latitudine e longitudine ma anche l'altitudine. Tuttavia, errori accadono: segnali che rimbalzano su edifici, rallentati dalla densità atmosferica o ostacolati da fitta vegetazione. Per correggere questi errori, il GPS si affida a sistemi supplementari come il WAAS (Wide Area Augmentation System), che corregge i segnali durante il loro lungo viaggio dallo spazio alla Terra.
Futuro: Miglioramenti Continui
Il governo federale USA, che supervisiona il programma GPS, continua a rendere il sistema più accurato. Questo include la sostituzione dei vecchi satelliti con nuovi e l'introduzione di segnali aggiuntivi che aumentano la precisione. Ad esempio, il nuovo segnale L2C è un segnale civile per uso commerciale progettato per correggere i segnali GPS dopo il passaggio attraverso la ionosfera, la parte ricca di ioni dell'atmosfera terrestre. Questo contribuisce a misurazioni di distanza più accurate e a una funzionalità GPS più efficiente. Il governo stima che tutti i 24 satelliti attivi trasmetteranno il segnale civile L2C entro il 2018.