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THE GPS SYSTEM |
GPS è l'acronimo di Global Positioning System, sistema di posizionamento
globale.
La progettazione del GPS parte ufficialmente nel 1963, ma già dal 1957-1958 si
trovano tracce dei primi esperimenti.
Il progetto, finanziato dal Dipartimento della Difesa USA e classificato top
secret per 15 anni, prende quindi il via durante la guerra fredda per scopi
esclusivamente militari: la sola fase di progettazione del sistema GPS ha
richiesto quasi 16 anni.
Il primo satellite GPS viene messo in orbita nel 1978.
La principale necessità che ha dato impulso iniziale ai progetti di
posizionamento satellitare era quella di elevare la precisione dei missili a
medio raggio senza dover ricorrere a guide elettroniche poste sull'obiettivo o
nelle sue immediate vicinanze, ma soprattutto senza doversi affidare a calcoli
balistici condizionati da una quantità enorme di fattori.
Altri scopi erano quelli di coordinare i movimenti delle truppe su territorio
nemico e guidare quelle particolari testate atomiche “fantasma” che durante la
guerra fredda erano alloggiate in appositi silos in costante movimento negli
oceani.
Con il completamento della seconda versione del GPS (denominata “Block two”
1989-1994), il governo USA decide di rendere pubblici i parametri di accesso per
sfruttare il sistema. I satelliti sono già dotati di un apposito canale radio sfruttabile
autonomamente, denominato L1 o canale civile.
Il 1994 segna l'inizio ufficiale della grande esperienza del GPS civile,
con ogni probabilità il più vasto, sofisticato e complesso sistema
tecnologico permanente mai creato dal genere umano.
GPS stands for Global Positioning System, Global Positioning System.
The design of the GPS part officially in 1963, but already in 1957-1958
there are traces of the first experiments.
The project, funded by the U.S. Department of Defense and classified top
secret for 15 years, then takes off during the Cold War for military
purposes only, the only design of the GPS system has taken nearly 16
years.
The first GPS satellite is put into orbit in 1978.
The main need that gave initial impetus to the satellite positioning
projects was to raise the accuracy of medium-range missiles without
having to resort to electronic guides placed on the lens or in its
immediate vicinity, but above all without having to rely on ballistic
calculations conditioned by a huge amount of factors.
Other purposes were to coordinate the movements of the troops of enemy
territory and drive those special warheads "ghost" that during the Cold
War were housed in silos in constant motion in the oceans.
With the completion of the second version of the GPS (called "Block Two"
1989-1994), the U.S. government decides to make public the access
parameters to exploit the system. Satellites are already equipped with a
dedicated radio channel independently usable, called L1 civil or channel.
The year 1994 marks the official start of the great experience of civil
GPS, probably the largest, sophisticated and complex technological
system ever created by mankind permanently.
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OPERATION OF THE GPS SYSTEM |
Il sistema GPS è attualmente composto da 24 satelliti operativi e tre satelliti latenti (vere e proprie "ruote di scorta") classe NAVSTAR blocco 2A-2As, oltre a 5 stazioni di controllo a terra dislocate alle Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein e Colorado Springs.
Una delle caratteristiche peculiari del sistema GPS è quella di essere costantemente al passo con l’evoluzione tecnologica grazie al periodico rinnovo della costellazione (la vita media di un satellite GPS è di circa 7 anni e mezzo).
I satelliti GPS orbitano a 20197 km dalla terra (poco più della metà della distanza per l'orbita geostazionaria, quindi non sono satelliti geostazionari).
Impiegano circa 12 ore per compiere un'orbita completa attorno alla terra con una velocità di spostamento riportata al suolo terrestre di circa 3000 km/h SLM e una velocità sul piano dell'orbita di circa 13000 km/h.
The GPS system is currently composed of 24 operational satellites and
three satellites latent (true "spare tire") class block NAVSTAR 2A-2AS,
plus 5 ground control stations located in Hawaii, Ascension Island,
Diego Garcia, Kwajalein and Colorado Springs.One of the characteristics of the GPS system is to be kept abreast of technological developments thanks to the regular renewal of the constellation (the average life of a GPS satellite is about 7 ½ years).
GPS satellites orbit the earth at 20197 km (just over half the distance to the geostationary orbit, geostationary satellites so they are not).
They employ about 12 hours to complete one orbit around the Earth at a speed of movement on the ground reported land of about 3000 km / h speed SLM and the orbit of about 13000 km / h.
Immaginiamo tre sfere che si intersecano e che hanno due soli punti comuni di intersezione, uno basso e uno alto (quello alto viene automaticamente scartato dal ricevitore perché nello spazio).
Il punto di intersezione basso corrisponde alla posizione terrestre del ricevitore GPS:
Imagine three spheres intersect and have only two common points of
intersection, one low and one high (the tall one because it is
automatically discarded by the receiver in space). The low point of
intersection corresponds to the position of the Earth's GPS receiver:
Per ottenere una posizione comprensiva anche dell’altitudine sul livello del mare è necessaria l’intersezione di una quarta sfera, quindi la ricezione di un quarto satellite.
Il margine di errore reale assoluto del sistema GPS è stimato nell'ordine di un
metro, ma fonti ufficiose parlano di circa 50 centimetri; tuttavia per sfruttare
questo margine di errore necessitano appositi ricevitori GPS militari in grado
di decodificare contemporaneamente sia le trasmissioni GPS sulla gamma L1
(1,57Ghz Coarse Acquisition) che sulla gamma L2 (1,22Ghz Precise Acquisition).
L’utilizzo della gamma L2 è formalmente precluso all’utenza civile mediante la criptazione del relativo codice PA.
Un ricevitore GPS civile si appoggia alla gamma L1, quindi l’errore
minimo è indicativamente di 15-20 metri:
To obtain a position which also includes the altitude above sea level is
required at the intersection of a fourth ball, then receiving a fourth
satellite.
The margin of error of the absolute real GPS system is estimated at one
meter, but unofficial sources speak of about 50 cm, but to exploit this
margin of error need special military GPS receivers can decode both
simultaneously broadcasting on GPS range L1 (1.57 GHz Coarse Acquisition)
and L2 on the range (1.22 GHz Precise Acquisition).
The use of the range L2 is formally denied civil users through
encryption of the code PA.
A GPS L1 civil support to the range, then the error is approximately a
minimum of 15-20 meters:
La precisione indicata è quella reale del ricevitore GPS.
In realtà anche i GPS civili vantano una precisione sul campo assai più elevata.
Questo è ottenuto con alcuni “stratagemmi” che il ricevitore GPS utilizza per aumentare la propria precisione o, piuttosto, per “far credere” di averla aumentata.
In auto, ad esempio, il GPS utilizza la cartografia che ha in memoria per compensare la propria precisione. Se, ad esempio, il GPS “sa” che vi trovate in autostrada… e il suo riferimento satellitare “puro” vi indicherebbe una posizione a 10 metri a destra della carreggiata, il software del GPS ipotizza (giustamente) che in realtà vi trovate sulla carreggiata e non, magari, in campagna sfrecciando a 130 km/h!
The accuracy stated is the actual GPS receiver.In fact even the civilian GPS accuracy in the field have a much higher.
This is achieved with a few "tricks" that the GPS receiver uses to increase its accuracy or, rather, to "pretend" to have increased.
By car, for example, the GPS mapping that uses memory to compensate for its accuracy. If, for example, the GPS "knows" that you are on the highway ... and its reference satellite "pure" will indicate a position at 10 meters to the right of the road, the GPS software is assumed (correctly) that in fact you are on the carriageway and not, perhaps, in the country hurtling at 130 km / h!
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