GPS

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August 15, 2022

Il Global Positioning System (GPS; in inglese, Global Positioning System), originariamente Navstar GPS, è un sistema che permette di posizionare qualsiasi oggetto (una persona, un veicolo, ecc.) sulla Terra con una precisione fino a centimetri ( se usato differenziale GPS), anche se il comune è di pochi metri. Il sistema è stato sviluppato, installato e utilizzato dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ed è attualmente di proprietà della United States Space Force. Per determinare la sua posizione, un utente utilizza quattro o più satelliti e utilizza la trilaterazione. Quando si desidera determinare la posizione tridimensionale, il ricevitore utilizzato per questo localizza automaticamente almeno quattro satelliti in rete, dai quali riceve segnali che indicano l'identificazione e l'ora dell'orologio di ciascuno di essi, nonché informazioni sulla costellazione. . Sulla base di questi segnali, il dispositivo sincronizza il proprio orologio con l'ora del sistema GPS e calcola il tempo necessario affinché i segnali raggiungano l'apparecchiatura, misurando così la distanza dal satellite. Utilizzando il metodo della trilaterazione inversa, calcola la propria posizione. Viene anche calcolato con grande precisione nel tempo, in base agli orologi atomici a bordo di ciascuno dei satelliti e al segmento di terra del GPS. Attualmente il GPS è composto da 31 satelliti operativi [1].

Storia

Negli anni '60, il sistema di navigazione terrestre OMEGA, basato sul confronto di fase dei segnali emessi da coppie di stazioni di terra, è diventato il primo sistema radio di navigazione al mondo. I limiti di questi sistemi hanno spinto la necessità di una soluzione di navigazione più universale con maggiore precisione. La Marina degli Stati Uniti ha applicato questa tecnologia di navigazione utilizzando i satelliti per fornire ai sistemi di navigazione delle sue flotte osservazioni di posizione aggiornate e accurate. Il sistema doveva soddisfare i requisiti della globalità, coprendo l'intera superficie del globo; continuità, funzionamento continuo senza alterare le condizioni atmosferiche; altamente dinamico, per consentirne l'utilizzo in ambito aeronautico e di precisione. Ciò ha portato alla produzione di diversi esperimenti come il sistema Timation e il sistema 621B nei deserti che simulano comportamenti diversi. Nasce così il sistema TRANSIT, divenuto operativo nel 1964, e dal 1967 disponibile anche per uso militare commerciale. TRANSIT consisteva in una costellazione di sei satelliti in orbita polare bassa, ad un'altitudine di 1074 km. Tale configurazione ha raggiunto una copertura mondiale, ma tuttavia la possibilità di posizionamento è stata intermittente, potendo accedere ai satelliti ogni 1,5 ore. Calcolare la posizione richiesta seguendo il satellite per quindici minuti ininterrottamente. Nel 1967, gli Stati Uniti La Marina ha sviluppato il satellite Timation, che ha dimostrato la fattibilità di posizionare orologi precisi nello spazio, una tecnologia richiesta dal GPS. Più tardi, in quello stesso decennio e grazie allo sviluppo degli orologi atomici, fu progettata una costellazione di satelliti, ognuno dei quali trasportava uno di questi orologi e tutti sincronizzati in base a un certo riferimento temporale. Nel 1973 furono riuniti i programmi della Marina Militare e dell'Aeronautica Militare degli Stati Uniti (quest'ultima consistente in una tecnica di trasmissione codificata che forniva dati precisi utilizzando un segnale modulato con un codice PRN (Pseudo-Random Noise: pseudo-random noise), in quanto divenne noto come il programma di tecnologia di navigazione, in seguito ribattezzato NAVSTAR GPS. Tra il 1978 e il 1985 sono stati sviluppati e lanciati undici prototipi di satelliti sperimentali NAVSTAR, seguiti da altre generazioni di satelliti, fino al completamento dell'attuale costellazione, dichiarata "capacità operativa iniziale" a dicembre.

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