A-GPS vs GPS – Differenza e confronto

A-GPS e GPS sono diversi ausili alla navigazione che utilizzano entrambi le informazioni dai satelliti per determinare la loro posizione esatta sulla Terra.

GPS è l’acronimo di Global Positioning System. Un dispositivo GPS comunica con 4 o più satelliti per determinare le coordinate esatte della sua posizione (latitudine e longitudine) ovunque sulla Terra. Funziona con qualsiasi condizione atmosferica purché il dispositivo abbia una chiara linea di vista verso i satelliti.

A-GPS è l’acronimo di Sistema di posizionamento globale assistito. Sebbene funzioni secondo gli stessi principi di un GPS (spiegato di seguito), la differenza qui è che ottiene le informazioni dai satelliti utilizzando le risorse di rete, ad es. rete mobile, chiamata anche server assistenti.

Grafico comparativo

Sta per Sistema di posizionamento globale assistito Sistema di posizionamento globale
Fonte delle informazioni sulla triangolazione Segnali radio da satelliti e server di assistenza, ad es. siti cellulari di rete mobile Segnali radio dai satelliti GPS
Velocità I dispositivi A-GPS determinano le coordinate della posizione più velocemente perché hanno una migliore connettività con i siti cellulari che direttamente con i satelliti. I dispositivi GPS potrebbero impiegare diversi minuti per determinare la loro posizione perché ci vuole più tempo per stabilire la connettività con 4 satelliti.
Affidabilità La posizione determinata tramite A-GPS è leggermente meno precisa del GPS I dispositivi GPS possono determinare le coordinate della posizione con una precisione di 1 metro
Costo Utilizzare i dispositivi A-GPS su base continuativa costa denaro perché utilizzano le risorse della rete mobile. I dispositivi GPS comunicano direttamente con i satelliti gratuitamente. Non ci sono costi operativi una volta pagato il dispositivo.
Utilizzo Telefoni cellulari Automobili, aerei, navi/barche

Grafico comparativo

Potrebbero essere necessari da 3 secondi a un paio di minuti per ottenere il segnale a seconda della posizione e della quantità di interferenza. Le interferenze possono essere dovute al terreno o al numero di edifici, fogliame, incoerenze atmosferiche, ecc. Ciò comporterebbe segnali riflessi e con percorsi multipli.

Ora, nel caso di un dispositivo A-GPS, utilizza i server esistenti ad es. della torre della rete mobile e delle basi per ottenere le informazioni dai satelliti. Poiché questi server inviano e ricevono continuamente informazioni, non vi è alcun ritardo nel conoscere l’orbita esatta e la posizione temporale dei satelliti. In altre parole, il tempo per la prima correzione è molto più veloce di un normale GPS. Anche questi server hanno una buona potenza di calcolo in modo da poter analizzare i segnali frammentari ricevuti dal ricevitore GPS e quelli ricevuti direttamente dal satellite e quindi correggere l’errore. Quindi informerà il ricevitore della sua posizione esatta.

D’altra parte, un dispositivo A-GPS utilizza i server esistenti, ad es. celle della rete mobile per ottenere le informazioni dai satelliti. Poiché questi server sono più vicini e meglio connessi ai dispositivi mobili e inviano e ricevono continuamente informazioni, non vi è alcun ritardo nel conoscere l’orbita esatta e la posizione temporale dei satelliti. In altre parole, il tempo per la prima correzione è molto più veloce di un normale GPS. Inoltre questi server hanno una buona potenza di calcolo in modo da poter analizzare i segnali frammentari ricevuti dal ricevitore GPS e quelli ricevuti direttamente dal satellite e quindi correggere l’errore. Quindi informerà il ricevitore della sua posizione esatta.

Prestazioni e costi

A-GPS è più veloce nel trovare la posizione, ma il GPS fornisce informazioni sulla posizione più precise. Sebbene non vi siano costi aggiuntivi per l’utilizzo dei dispositivi GPS, un A-GPS comporta costi aggiuntivi perché utilizza i servizi e le risorse della rete mobile del gestore wireless. Alcuni modelli A-GPS hanno la capacità di collegarsi direttamente ai satelliti GPS nel caso in cui il server di assistenza non sia disponibile o se si trova fuori dall’area di copertura della rete cellulare, ma i dispositivi GPS non possono accedere a una rete cellulare.

Antenne GPS passive e attive

I sistemi GPS (Global Positioning System) funzionano ricevendo segnali dai satelliti. Questo non è possibile senza un’antenna. Mentre la maggior parte delle unità GPS, compresi i telefoni e le unità di navigazione portatili, dispongono di antenne nascoste integrate, alcune includono l’opzione per aggiungere un’antenna esterna. Sebbene di solito non sia necessario installare un’antenna GPS esterna, ci sono casi in cui può essere d’aiuto.

Antenne GPS passive e attive

Se installate in un telefono o sul retro di un veicolo, esistono due tipi di antenne GPS: passive e attive. Le antenne passive ricevono pigramente i segnali GPS e li trasmettono a un dispositivo di navigazione GPS. Le unità attive includono un amplificatore potenziato che consente all’antenna di ricevere segnali da distanze maggiori. Le antenne amplificate raddoppiano quasi il raggio di ricezione del segnale di un dispositivo GPS.

Le antenne attive sono in genere più costose e più difficili da installare rispetto alle antenne passive. Tuttavia, queste antenne possono essere installate più lontano da un localizzatore GPS. Per questo motivo, sono più adatti per veicoli di grandi dimensioni o situazioni in cui è necessario mantenere un segnale.

Interferenza ricezione GPS

I dispositivi GPS funzionano ricevendo segnali da una rete di satelliti. Tenendo conto della direzione e della potenza del segnale dei satelliti nella rete, un dispositivo GPS può localizzare con precisione la sua posizione fisica sulla Terra, solitamente sotto forma di un punto su una mappa digitale.

Quando un ostacolo blocca la vista del cielo di un dispositivo GPS, potrebbe non essere in grado di identificare i segnali satellitari. Il risultato è un errore nell’individuazione di un dispositivo o un peggioramento della precisione della posizione. Gli edifici alti sono una fonte comune di degrado del segnale, così come i tetti metallici di automobili e camion.

Il rischio di ostruzione del segnale può essere mitigato posizionando un dispositivo GPS sopra o accanto al finestrino di un veicolo, ma non sempre. I tetti più spessi, ad esempio, sono più difficili da penetrare per i segnali rispetto a quelli più sottili e le finestre oscurate possono contenere minuscole particelle metalliche che bloccano i segnali GPS.

Chi ha bisogno di un’antenna GPS?

La maggior parte dei dispositivi di navigazione GPS sono dotati di antenne interne che funzionano bene nella maggior parte dei casi. In alcuni casi, viene utilizzata un’antenna esterna per fornire informazioni al dispositivo GPS in remoto. Viene utilizzato quando c’è troppa interferenza o una linea di vista ostruita tra l’unità GPS e il cielo. Le antenne esterne sono utili anche al posto delle vecchie unità GPS con antenne interne datate.

Se scopri che la tua unità GPS a volte non riesce a ottenere un segnale o sembra impreciso, un’antenna esterna potrebbe risolvere il problema. È più economico e più facile spostare prima l’unità in macchina, poiché ciò potrebbe alleviare i problemi di ostruzione e interferenza. Tuttavia, potresti scoprire che l’unica soluzione praticabile è installare un’antenna esterna amplificata.

Se utilizzi un’unità GPS da un po’ di tempo e non hai mai notato alcuna perdita di segnale o problemi di precisione, probabilmente non hai bisogno di un’antenna esterna. Se la tua unità GPS spesso non riesce a ottenere un segnale o sembra impreciso, un’antenna esterna potrebbe risolvere il problema. Un’altra situazione in cui un’antenna esterna potrebbe essere d’aiuto è quando viaggi fuori rete o in una regione remota, dove la ricezione GPS è incerta.

Come trovare un localizzatore GPS nascosto sulla tua auto

Trovare un localizzatore GPS nascosto sulla tua auto

Se sospetti che qualcuno possa aver nascosto un localizzatore GPS da qualche parte nella tua auto, avrai bisogno di alcuni strumenti di base come una torcia elettrica, uno specchietto da meccanico e un rampicante o un tappetino di qualche tipo per aiutarti a scivolare sotto il veicolo. Nei casi in cui una semplice ispezione visiva non è sufficiente, possono essere necessarie anche attrezzature specializzate come spazzatrici elettroniche o rilevatori di microspie.

I passaggi fondamentali per localizzare un localizzatore GPS nascosto sulla tua auto sono:

01. Esegui un’ispezione esterna: usa una torcia e uno specchio per controllare aree come i passaruota e sotto il veicolo. La maggior parte dei tracker sono nascosti in posizioni facili da raggiungere.

02. Eseguire un’ispezione interna: controllare prima la porta dati. La maggior parte dei localizzatori GPS sono piccoli, quindi non trascurare alcun potenziale nascondiglio come il bagagliaio.

03. Spazza il veicolo con un rilevatore di bug: i rilevatori di bug sono disponibili da molti degli stessi posti in cui puoi trovare i localizzatori. Tieni presente che alcuni localizzatori trasmettono solo quando il veicolo è in movimento e le spazzatrici non sono in grado di rilevare i localizzatori passivi.

04. Sapere quando cercare un aiuto professionale: se sospetti che qualcuno abbia nascosto un localizzatore sulla tua auto, ma non riesci a trovarlo, un professionista potrebbe essere in grado di aiutarti. I tecnici specializzati in elettronica automobilistica, car audio e allarmi per auto hanno spesso le competenze e le attrezzature necessarie.

Dove cercare un localizzatore GPS nascosto: esterno

Sebbene sia possibile nascondere un piccolo localizzatore GPS quasi ovunque, questi dispositivi sono solitamente nascosti in una posizione relativamente facile da raggiungere. Quindi il primo passo per trovare un localizzatore GPS nascosto sulla tua auto è eseguire un’ispezione visiva dei nascondigli che qualcuno potrebbe raggiungere rapidamente e senza troppe difficoltà.

Un luogo comune in cui nascondere un localizzatore GPS è all’interno di una ruota, e anche questa è una posizione facile da ispezionare. Usando una torcia elettrica, controlla sia all’interno dei passaruota anteriori che posteriori. Potrebbe essere necessario utilizzare uno specchio telescopico per ottenere una buona occhiata e puoi anche sentire con la mano in luoghi che non puoi vedere.

Se il rivestimento del vano ruota in plastica dura è allentato, prova a staccarlo e guarda o tasta all’interno. Qualcuno potrebbe aver allentato il rivestimento per attaccare un tracker magnetizzato al telaio o al corpo dietro di esso.

La tua torcia e lo specchio telescopico ti torneranno utili anche per controllare sotto il veicolo. Se hai un rampicante e l’altezza da terra è abbastanza alta, scivola sotto il veicolo per eseguire un’ispezione approfondita. Concentrati sulle aree in cui qualcuno potrebbe facilmente nascondere un tracker senza impiegare troppo tempo o fatica e tieni presente che il tracker potrebbe essere coperto da sporcizia e sporcizia.

I tracker possono anche essere nascosti sotto o all’interno dei paraurti. Avrai bisogno di una torcia e di uno specchio per eseguire un’ispezione approfondita anche qui. In alcuni casi, potrebbe essere necessario allungare la mano all’interno del paraurti per tastare.

Sebbene i tracker possano essere nascosti all’interno del vano motore, non è comune. Se qualcuno può entrare nella tua auto per aprire il cofano, è più probabile che nasconda il dispositivo all’interno dell’auto.

Dove cercare un localizzatore GPS nascosto: interno

Poiché i localizzatori GPS nascosti possono essere piccoli, possono essere nascosti ovunque all’interno di un’auto o di un camion. Ti consigliamo di concentrarti sui luoghi in cui un tale dispositivo potrebbe essere nascosto rapidamente, ma ciò non sempre funzionerà.

Mentre i tracker più discreti sono alimentati a batteria, le unità più semplici sono progettate per essere collegate direttamente al connettore dati di un veicolo. Se riesci a individuare il connettore dati, che di solito si trova sotto il cruscotto vicino alle gambe del guidatore, e ha qualcosa collegato, questo è motivo di preoccupazione.

Se non noti nulla di così ovvio, usa la torcia e lo specchietto per controllare sotto i sedili, sotto e dietro il cruscotto, dentro e dietro il vano portaoggetti e nella console centrale. I tracker possono anche essere nascosti nelle tasche dei sedili, tra i sedili, dietro le alette parasole e altrove.

Una delle difficoltà legate alla localizzazione di un localizzatore GPS nascosto all’interno di un’auto è che potrebbe fondersi con altri componenti. Ad esempio, piccoli moduli come quello che gestisce le serrature delle porte elettriche possono essere facilmente confusi per qualcosa di più nefasto.

Nei casi in cui qualcuno è determinato a non rilevare il proprio dispositivo di sorveglianza, può nascondere un localizzatore all’interno di un cuscino del sedile, dietro un pannello della porta e in altri luoghi fuori mano.

Questi dispositivi possono anche essere nascosti in un bagagliaio. Se hai una ruota di scorta, rimuovila e ispezionala. A quel punto, puoi anche staccare il rivestimento del bagagliaio, che può facilmente nascondere un piccolo dispositivo di localizzazione GPS.

Individuazione di un localizzatore GPS nascosto per auto con uno spazzino per insetti

Le spazzatrici elettroniche, chiamate anche rilevatori di microspie, sono dispositivi portatili che rilevano segnali elettromagnetici come quelli utilizzati dai trasmettitori radio e dai cellulari. Questo tipo di attrezzatura può essere acquistato da alcuni degli stessi posti in cui trovi i localizzatori GPS, oppure puoi costruire un rilevatore di bug se hai i pezzi di ricambio giusti in giro.

Poiché gli sweeper si basano sul rilevamento delle trasmissioni, non sono utili per trovare tracker GPS passivi. Tuttavia, possono essere di grande aiuto per trovare tracker attivi ben nascosti.

Se riesci a ottenere uno spazzino per insetti, accendilo e poi cammina lentamente intorno al tuo veicolo. A seconda della sensibilità, potrebbe essere necessario tenerlo vicino a tutte le posizioni menzionate nelle sezioni precedenti.

Quando un rilevatore di microspie individua un segnale sospetto, in genere si accende, vibra o emette un ronzio per avvisarti. Questo è il tuo segnale per ripassare quell’area con un pettine a denti fitti.

In alcuni casi potresti imbatterti in un localizzatore che trasmette solo quando il veicolo è in movimento. Quando il veicolo è fermo, questo tipo di localizzatore rimane passivo e uno spazzino di insetti non può rilevarlo. Quindi, se all’inizio non rilevi nulla, chiedi a qualcun altro di guidare il veicolo mentre tieni d’occhio la spazzatrice.

Hai appena ricevuto un GPS per auto. Adesso cosa?

Un GPS per auto può rivelarsi prezioso quando si naviga su terreni sconosciuti. Ma prima di partire per il tuo primo viaggio utilizzando un sistema di navigazione GPS, dovresti dedicare un po’ di tempo a imparare come usarlo.

Cosa c’è nella scatola

Il tuo dispositivo GPS probabilmente verrà fornito con una staffa di montaggio sul parabrezza, che include una ventosa e un “disco del cruscotto”. Il disco ha un retro adesivo che ne consente il fissaggio su una superficie piana e liscia. Questo accetterà anche la ventosa se preferisci non montare la staffa sul parabrezza.

Alcune staffe hanno dadi di regolazione e altre hanno semplici giunti di attrito per regolare la posizione del dispositivo GPS. Scopri come montare e smontare il GPS dalla staffa.

Il tuo GPS verrà fornito con un cavo di alimentazione che si collega alla porta di alimentazione della tua auto. Può anche includere un cavo USB per il collegamento al personal computer. I modelli più costosi con funzionalità di tracciamento e prevenzione del traffico possono essere dotati di un ricevitore Info Traffico che rileva i segnali stradali FM. Molti modelli sono inoltre dotati di un CD che include il manuale completo e il software per interfacciare il GPS con un personal computer. I dispositivi GPS connessi a volte includono servizi e aggiornamenti online aggiuntivi.

Protezione con password/PIN

La prima volta che accendi il tuo GPS, ti verrà chiesto di impostare il fuso orario locale. Potrebbe anche essere richiesto di attivare o disattivare la protezione tramite password. La protezione con password è in atto principalmente per proteggere le tue informazioni personali in caso di furto del tuo GPS. È scomodo inserire una password o un PIN ogni volta che si avvia il GPS. Alcune unità GPS non richiedono una password o un PIN all’avvio quando si trovano in una posizione “sicura” preselezionata, come un indirizzo di casa o di lavoro.

Esplora le funzionalità principali

Ti risparmierai un po’ di confusione se conoscerai in anticipo il sistema di menu del tuo dispositivo GPS. Tieni a portata di mano la tua guida rapida mentre esplori. Imposta il tuo indirizzo di casa in modo che il pulsante “casa” funzioni correttamente. (Il pulsante Home ti indirizza a casa ovunque ti trovi.) Scopri come inserire le destinazioni e come aumentare e diminuire il volume dell’altoparlante. Dovresti anche sapere come passare dalla modalità giorno a quella notte; molti modelli lo fanno automaticamente sulla base di un sensore di luce.

Accoppia il tuo telefono

Se il tuo GPS è dotato di connettività wireless Bluetooth e funzionalità di telefono vivavoce, ora è il momento di accoppiare il telefono e acquisire familiarità con le funzionalità di chiamata del tuo dispositivo GPS.

Sicurezza

Seguire le linee guida di base per utilizzare il sistema GPS in modo sicuro e corretto. Ad esempio, non utilizzare mai il dispositivo durante la guida.

Prevenzione dei furti

Rimuovi il tuo GPS e il suo supporto a ventosa per parabrezza dal parabrezza e riponilo fuori dalla vista ogni volta che parcheggi in un luogo pubblico. Le unità GPS sono bersagli comuni per i ladri e la loro natura high-tech e visibile le rende ideali per il furto in stile smash-and-grab.

Portalo con te

Prendi in considerazione l’idea di portare con te il GPS stesso se cammini o prendi i mezzi pubblici in un luogo sconosciuto. Continuerà ad aiutarti a trovare la tua strada. Parte della bellezza della nuova generazione di dispositivi GPS è la loro portabilità. Inoltre, se sei parcheggiato in un grande parcheggio, come uno stadio, un parco divertimenti o un centro commerciale, imposta la posizione della tua auto come punto di passaggio e non perderai mai più le tracce della tua auto.

Relatività nel mondo reale: il sistema di navigazione GPS

Le persone spesso mi chiedono “A cosa serve la relatività?” È un luogo comune pensare alla Relatività come a una teoria matematica astratta e altamente arcana che non ha conseguenze per la vita di tutti i giorni. Questo è in realtà lontano dalla verità.

Considera per un momento che quando viaggi su un aereo di linea commerciale, il pilota e l’equipaggio stanno navigando verso la tua destinazione con l’ausilio dei dati del Global Navigation Satellite System (GNSS), di cui il NAVSTAR Global Positioning System (GPS) degli Stati Uniti insomma) è la componente più familiare. Infatti, “GPS” è spesso sinonimo di navigazione satellitare, anche se ora è uno dei tre sistemi globali di navigazione satellitare in funzione insieme ai sistemi satellitari russi GLONASS e UE Galileo (a loro si affiancherà il sistema cinese BeiDou-2 quando sarà si espande su scala globale all’inizio degli anni ’20), Sebbene questo articolo riguardi specificamente NAVSTAR GPS, i principi operativi di base sono simili nelle varie implementazioni GNSS.

Il GPS è stato sviluppato dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per fornire un sistema di navigazione satellitare per le forze armate statunitensi. Successivamente è stato posto sotto il controllo congiunto del Dipartimento della Difesa e del Dipartimento dei trasporti per fornire usi di navigazione sia militari che civili ed è diventato parte della vita quotidiana. I modelli di auto più recenti sono dotati di sistemi di navigazione GPS integrati (sempre più come equipaggiamento standard), è possibile acquistare unità di navigazione GPS portatili che ti forniranno la tua posizione sulla Terra (latitudine, longitudine e altitudine) con precisione da 5 a 10 metri che pesano solo poche once e costano circa $ 100, e la tecnologia GPS si trova sempre più negli smartphone (sebbene non tutti gli smartphone ricavino informazioni sulla posizione dai satelliti GPS).

La configurazione GPS nominale è costituita da una rete di 24 satelliti in orbita alta attorno alla Terra, ma possono essere in stazione fino a 30 satelliti in un dato momento. Ogni satellite della costellazione GPS orbita a un’altitudine di circa 20.000 km dal suolo e ha una velocità orbitale di circa 14.000 km/ora (il periodo orbitale è di circa 12 ore – contrariamente alla credenza popolare, i satelliti GPS non sono in modalità geosincrona o orbite geostazionarie). Le orbite dei satelliti sono distribuite in modo che almeno 4 satelliti siano sempre visibili da qualsiasi punto della Terra in un dato istante (con un massimo di 12 visibili contemporaneamente). Ogni satellite porta con sé un orologio atomico che “ticchetta” con una precisione nominale di 1 nanosecondo (1 miliardesimo di secondo). Un ricevitore GPS in un aeroplano determina la sua posizione attuale e la sua rotta confrontando i segnali orari che riceve dai satelliti GPS attualmente visibili (solitamente da 6 a 12) e trilaterando le posizioni note di ciascun satellite. La precisione raggiunta è notevole: anche un semplice ricevitore GPS portatile può determinare la tua posizione assoluta sulla superficie terrestre entro 5-10 metri in pochi secondi. Un ricevitore GPS in un’auto può fornire letture accurate di posizione, velocità e rotta in tempo reale!

Tecniche più sofisticate, come i metodi Differential GPS (DGPS) e Real-Time Kinematic (RTK), forniscono posizioni a livello centimetrico con pochi minuti di misurazione. Tali metodi consentono di utilizzare il GPS e i relativi dati del sistema di navigazione satellitare per rilievi ad alta precisione, guida autonoma e altre applicazioni che richiedono una maggiore precisione della posizione in tempo reale rispetto a quella ottenibile con i ricevitori GPS standard.

Per raggiungere questo livello di precisione, i ticchettii dell’orologio dei satelliti GPS devono essere noti con una precisione di 20-30 nanosecondi. Tuttavia, poiché i satelliti sono in costante movimento rispetto agli osservatori sulla Terra, è necessario tenere conto degli effetti previsti dalle teorie della relatività speciale e generale per ottenere la precisione desiderata di 20-30 nanosecondi.

Poiché un osservatore a terra vede i satelliti in movimento rispetto a loro, la Relatività Speciale prevede che dovremmo vedere i loro orologi ticchettare più lentamente (vedi la lezione sulla Relatività Speciale). La Relatività Speciale prevede che gli orologi atomici di bordo sui satelliti dovrebbero rimanere indietro rispetto agli orologi a terra di circa 7 microsecondi al giorno a causa della velocità di ticchettio più lenta dovuta all’effetto di dilatazione del tempo del loro movimento relativo.

Inoltre, i satelliti si trovano in orbite molto al di sopra della Terra, dove la curvatura dello spaziotempo dovuta alla massa terrestre è inferiore a quella sulla superficie terrestre. Una previsione della relatività generale è che gli orologi più vicini a un oggetto massiccio sembreranno ticchettare più lentamente di quelli situati più lontano (vedi la lezione sui buchi neri). Pertanto, se visti dalla superficie della Terra, gli orologi sui satelliti sembrano ticchettare più velocemente di identici orologi a terra. Un calcolo che utilizza la relatività generale prevede che gli orologi in ciascun satellite GPS dovrebbero anticipare gli orologi terrestri di 45 microsecondi al giorno.

La combinazione di questi due effetti relativitici significa che gli orologi a bordo di ciascun satellite dovrebbero ticchettare più velocementedi orologi identici a terra di circa 38 microsecondi al giorno (45-7=38)! Sembra piccolo, ma l’alta precisione richiesta dal sistema GPS richiede una precisione di nanosecondi e 38 microsecondi sono 38.000 nanosecondi. Se questi effetti non fossero adeguatamente presi in considerazione, una correzione di navigazione basata sulla costellazione GPS sarebbe falsa dopo soli 2 minuti e gli errori nelle posizioni globali continuerebbero ad accumularsi a una velocità di circa 10 chilometri ogni giorno! L’intero sistema sarebbe del tutto inutile per la navigazione in brevissimo tempo.

Gli ingegneri che hanno progettato il sistema GPS hanno incluso questi effetti relativistici quando hanno progettato e implementato il sistema. Ad esempio, per contrastare l’effetto relativistico generale una volta in orbita, gli orologi di bordo sono stati progettati per “ticchettare” a una frequenza più lenta rispetto agli orologi di riferimento a terra, in modo che una volta che si trovassero nelle loro stazioni orbitali appropriate, i loro orologi sembrerebbero ticchettare all’incirca al velocità corretta rispetto agli orologi atomici di riferimento nelle stazioni di terra GPS. Inoltre, ogni ricevitore GPS ha al suo interno un microcomputer che, oltre a eseguire il calcolo della posizione utilizzando la trilaterazione 3D, calcolerà anche eventuali ulteriori calcoli temporali relativistici speciali richiesti , utilizzando i dati forniti dai satelliti.

La relatività non è solo una teoria matematica astratta: comprenderla è assolutamente essenziale affinché il nostro sistema di navigazione globale funzioni correttamente!

Configura il tuo GPS per il tuo prossimo viaggio

Impostazioni prima della partenza

Per consentirti di personalizzare le funzioni della tua unità, il menu di configurazione offre quello che può essere un numero enorme di opzioni. Puoi iniziare a fare la navigazione di base senza preoccuparti della maggior parte di questi. Il menu del formato della posizione, che include sia il formato della posizione che il datum della mappa, è quello che dovresti impostare:

Formato posizione (coordinate): il tuo GPS può visualizzare le coordinate in dozzine di sistemi. Puoi modificare questa impostazione in base al sistema con cui ti senti più a tuo agio in qualsiasi momento. Quando contrassegni i waypoint, tuttavia, dovresti scegliere lo stesso sistema del tuo libro, mappa o altra fonte di informazioni sulla posizione. (Ogni volta che modifichi questa impostazione, il GPS convertirà senza problemi le tue informazioni in modo che corrispondano all’impostazione corrente.)

Map Datum: questo è sia oscuro che importante. L’idea chiave è che il datum che imposti sul tuo GPS deve corrispondere al datum della tua mappa topografica (trovato nella legenda), o al datum di qualsiasi guida di sentiero o altra fonte di informazioni sulla posizione che stai utilizzando. In caso contrario, le coordinate di posizione nel GPS collocheranno un punto nella posizione sbagliata sulla mappa. Datum ha a che fare con la modellazione geografica della Terra al momento in cui è stata prodotta una mappa. Tieni presente che questo inserirà automaticamente le stesse informazioni per l’impostazione correlata, “Map Spheroid”, il che va bene.

Blocco sui satelliti

“GPS” sta per “Global Positioning System”, una rete mondiale di satelliti che trasmette i segnali ricevuti da un’unità GPS. Poiché la maggior parte dei ricevitori GPS odierni può ricevere segnali da più di un sistema di satelliti, funzionano in modo molto più affidabile rispetto ai loro predecessori, specialmente in situazioni come la presenza di una fitta chioma di alberi sopra la testa.

Per facilitare la calibrazione iniziale del satellite, esci semplicemente, accendi il GPS e lascia che inizi la ricerca. L’acquisizione dei satelliti dopo l’avvio richiede alcuni minuti. Successivamente, individua prontamente i satelliti durante il viaggio.

Quando si spegne l’unità, i satelliti in alto continuano a muoversi. Quindi la tua unità avrà sempre bisogno di alcuni minuti per riacquisire i satelliti ogni volta che viene riaccesa. Se è spento da molto tempo o si percorre una lunga distanza prima di riaccenderlo, l’acquisizione richiede qualche minuto in più.

Se ti trovi sotto una fitta copertura di alberi o in uno slot canyon, i segnali vengono bloccati. Una volta raggiunto un punto in cui il cielo sopra la testa non è ostruito, sono necessari alcuni minuti per ricalibrare con i satelliti. Si noti che i segnali GPS non sono compromessi dalla copertura nuvolosa, anche se le nuvole bloccano la vista del sole e della luna.

Durante le escursioni, non bloccare i segnali satellitari nascondendo il GPS in una grande tasca o in fondo allo zaino. Portare l’unità in mano o una tasca della cinghia funzionerà bene.

Nota: le unità GPS possono visualizzare la potenza del segnale (precisione) in diversi modi, inclusa una pagina satellitare dettagliata, una serie di barre o una specifica di precisione in piedi. Se il tuo GPS ti consente di personalizzare i campi sulla bussola, sul computer di viaggio e sulle pagine della mappa, dovresti aggiungere un campo di intensità del segnale. Tenerlo d’occhio ti aiuterà a decidere quanto fidarti del GPS quando è necessaria una navigazione precisa.

Routine di avvio

Sviluppa i passaggi da seguire ogni volta che ti trovi all’inizio di un sentiero. La routine varierà con le caratteristiche della tua unità GPS, ma dovrebbe includere molti dei seguenti:

01. Acquisisci satelliti
02. Reimposta i dati del viaggio
03. Cancella il registro delle tracce
04. Impostare un waypoint all’inizio del sentiero
05. Calibrare la bussola
06. Calibra barometro/altimetro

Le istruzioni per la calibrazione della bussola e del barometro/altimetro si trovano generalmente nell’unità stessa.

La tecnologia GPS e le sue funzionalità avanzate

Il GPS, o Global Positioning System, è un sistema di navigazione satellitare globale che fornisce la posizione, la velocità e la sincronizzazione dell’ora.

Il GPS è ovunque. Puoi trovare i sistemi GPS nella tua auto, nel tuo smartphone e nel tuo orologio. Il GPS ti aiuta ad arrivare dove stai andando, dal punto A al punto B. Che cos’è il GPS? Leggi questo articolo per saperne di più su come funziona, la sua storia e i progressi futuri.

Funzioni GPS avanzate

Tutti i modelli GPS portatili eseguono la navigazione di base. Ciò che scegli e paghi dipende in gran parte da quali e quante delle seguenti caratteristiche ha un’unità:

Barometro/altimetro: mentre tutti i ricevitori GPS possono indicare l’altitudine in base ai dati satellitari, un’unità con la funzione barometro/altimetro fornisce letture di elevazione più accurate considerando anche i dati barometrici. Questa funzione ti consente anche di valutare le tendenze meteorologiche.

Bussola elettronica: tutti i ricevitori GPS possono dirti in quale direzione stai andando mentre ti muovi. Se ottieni un’unità con una bussola elettronica, tuttavia, ti dirà anche in quale direzione sei rivolto mentre sei fermo. Questa è una grande comodità in quanto ti consente di orientarti e pianificare il tuo percorso in qualsiasi punto di ristoro.

Trasferimento dati wireless: consente al GPS di comunicare con unità GPS compatibili (della stessa marca). Fornisce un modo rapido e semplice per condividere dati come tracce, waypoint e percorsi con altri.

Mappe precaricate: tutte le unità GPS sono dotate di una semplice mappa di base. Alcune unità includono anche mappe topografiche complete. La maggior parte delle unità accetta anche mappe topografiche acquistate separatamente che vengono scaricate o fornite su un CD o una scheda microSD. Puoi gestire tutte le tue mappe e pianificare i viaggi collegandoti al tuo PC o Mac, quindi utilizzando il programma fornito dal produttore della tua unità GPS.

Mappe e software di terze parti: poiché le mappe dei produttori di GPS possono essere costose, puoi cercare online e trovare una serie in continua evoluzione di siti che hanno mappe economiche (o gratuite). Se non sei un mago della tecnologia o preferisci prodotti garantiti, segui le mappe e il software del produttore del tuo GPS.

Totali di memoria e waypoint: più ne hai, più dati di mappa e navigazione puoi memorizzare. Inoltre, la maggior parte delle unità consente anche di espandere la memoria, solitamente tramite una scheda microSD.

A meno che tu non stia facendo un’escursione, quasi tutte le unità che ottieni avranno abbastanza memoria interna (e capacità di waypoint) per memorizzare mappe dettagliate e dati di posizione chiave per un singolo viaggio. Ed è facile eliminare mappe e waypoint non necessari mentre procedi per liberare memoria per un altro viaggio o un’altra sezione di un’escursione.

Funzionalità di geocaching: molte unità dispongono di funzioni di geocaching che consentono il geocaching senza carta e la gestione delle cache trovate.

(Nota: non è necessario acquistare un ricevitore GPS per provare il geocaching; le app del telefono funzionano bene per questo. Se sei già un geocacher e desideri un’unità GPS per la navigazione in backcountry, allora le funzionalità di geocaching sono utili.)

Fotocamera digitale: offrendo una qualità paragonabile a quella di una normale fotocamera del telefono, può anche geotaggare le foto in modo da poter vedere dove sulla mappa hai scattato ogni scatto.

Funzionalità di messaggistica satellitare: consente di attivare una richiesta di aiuto in caso di emergenza.

Il GPS sta facendo più di quanto pensassi

Potresti pensare di essere un esperto nel destreggiarti nel traffico cittadino, con lo smartphone al fianco. Potresti persino fare un’escursione con un dispositivo GPS per trovare la strada attraverso l’entroterra. Ma probabilmente rimarrai comunque sorpreso da tutte le cose che il GPS, il sistema di posizionamento globale che è alla base di tutta la navigazione moderna, può fare.

Il GPS è costituito da una costellazione di satelliti che inviano segnali alla superficie terrestre. Un ricevitore GPS di base, come quello del tuo smartphone, determina dove ti trovi, entro circa 1-10 metri, misurando l’ora di arrivo dei segnali da quattro o più satelliti. Con ricevitori GPS più sofisticati (e più costosi), gli scienziati possono individuare le loro posizioni fino a centimetri o addirittura millimetri. Usando queste informazioni dettagliate, insieme a nuovi modi per analizzare i segnali, i ricercatori stanno scoprendo che il GPS può dire loro molto di più sul pianeta di quanto pensassero inizialmente.

Nell’ultimo decennio, dispositivi GPS più veloci e precisi hanno permesso agli scienziati di illuminare come si muove il terreno durante i grandi terremoti. Il GPS ha portato a migliori sistemi di allarme per i disastri naturali come inondazioni improvvise ed eruzioni vulcaniche. E i ricercatori hanno persino MacGyvered alcuni ricevitori GPS in modo che fungano da sensori di neve, misuratori di maree e altri strumenti inaspettati per misurare la Terra.

1. Senti un terremoto

Per secoli i geoscienziati si sono affidati ai sismometri, che misurano quanto trema il terreno, per valutare quanto è grande e quanto è grave un terremoto. I ricevitori GPS avevano uno scopo diverso: tracciare i processi geologici che si verificano su scale molto più lente, come la velocità con cui le grandi placche crostali della Terra si sfregano l’una contro l’altra nel processo noto come tettonica a placche. Quindi il GPS potrebbe dire agli scienziati la velocità con cui i lati opposti della faglia di San Andreas si insinuano l’uno accanto all’altro, mentre i sismometri misurano il terreno che trema quando la faglia della California si rompe in un terremoto.

La maggior parte dei ricercatori pensava che il GPS semplicemente non potesse misurare le posizioni in modo sufficientemente preciso e abbastanza rapido da essere utile nella valutazione dei terremoti. Ma si scopre che gli scienziati possono estrarre informazioni extra dai segnali che i satelliti GPS trasmettono alla Terra.

Quei segnali arrivano in due componenti. Uno è la serie univoca di uno e zero, nota come codice, che ogni satellite GPS trasmette. Il secondo è un segnale “portante” di lunghezza d’onda più corta che trasmette il codice dal satellite. Poiché il segnale portante ha una lunghezza d’onda più corta, appena 20 centimetri, rispetto alla lunghezza d’onda maggiore del codice, che può essere di decine o centinaia di metri, il segnale portante offre un modo ad alta risoluzione per individuare un punto sulla superficie terrestre. Scienziati, geometri, militari e altri spesso hanno bisogno di una posizione GPS molto precisa e tutto ciò che serve è un ricevitore GPS più complicato.

2. Monitorare un vulcano

Oltre ai terremoti, la velocità del GPS sta aiutando i funzionari a rispondere più rapidamente ad altri disastri naturali man mano che si verificano.

Molti osservatori vulcanici, ad esempio, dispongono di ricevitori GPS disposti attorno alle montagne che monitorano, perché quando il magma inizia a spostarsi sottoterra, spesso anche la superficie si sposta. Monitorando il modo in cui le stazioni GPS intorno a un vulcano salgono o affondano nel tempo, i ricercatori possono avere un’idea migliore di dove scorre la roccia fusa.

Prima della grande eruzione dello scorso anno del vulcano Kilauea alle Hawaii, i ricercatori hanno utilizzato il GPS per capire quali parti del vulcano si stavano spostando più rapidamente. I funzionari hanno utilizzato tali informazioni per decidere da quali aree evacuare i residenti.

I dati GPS possono essere utili anche dopo l’eruzione di un vulcano. Poiché i segnali viaggiano dai satelliti al suolo, devono passare attraverso qualunque materiale il vulcano stia emettendo nell’aria. Nel 2013, diversi gruppi di ricerca hanno studiato i dati GPS di un’eruzione del vulcano Redoubt in Alaska quattro anni prima e hanno scoperto che i segnali sono stati distorti subito dopo l’inizio dell’eruzione.

Studiando le distorsioni, gli scienziati hanno potuto stimare la quantità di cenere emessa e la velocità con cui viaggiava. In un documento successivo, Larson lo definì “un nuovo modo per rilevare i pennacchi vulcanici”.

Lei ei suoi colleghi hanno lavorato su modi per farlo con ricevitori GPS per smartphone piuttosto che costosi ricevitori scientifici. Ciò potrebbe consentire ai vulcanologi di creare una rete GPS relativamente poco costosa e monitorare i pennacchi di cenere mentre si alzano. I pennacchi vulcanici sono un grosso problema per gli aeroplani, che devono volare intorno alla cenere piuttosto che rischiare che le particelle intasino i loro motori a reazione.

3. Sondare la neve

Alcuni degli usi più inaspettati del GPS provengono dalle parti più disordinate del suo segnale, le parti che rimbalzano sul terreno.

Un tipico ricevitore GPS, come quello del tuo smartphone, raccoglie principalmente i segnali che provengono direttamente dai satelliti GPS in alto. Ma raccoglie anche segnali che sono rimbalzati sul terreno su cui stai camminando e riflessi sul tuo smartphone.

Per molti anni gli scienziati avevano pensato che questi segnali riflessi non fossero altro che rumore, una sorta di eco che confondeva i dati e rendeva difficile capire cosa stesse succedendo. Ma circa 15 anni fa Larson e altri iniziarono a chiedersi se potevano sfruttare gli echi nei ricevitori GPS scientifici. Ha iniziato a osservare le frequenze dei segnali che si riflettevano da terra e come queste si combinavano con i segnali che erano arrivati direttamente al ricevitore. Da ciò poteva dedurre le qualità della superficie su cui gli echi erano rimbalzati. “Abbiamo appena decodificato quegli echi”, afferma Larson.

Questo approccio consente agli scienziati di conoscere il terreno sotto il ricevitore GPS, ad esempio quanta umidità contiene il suolo o quanta neve si è accumulata sulla superficie. (Più neve cade sul terreno, minore è la distanza tra l’eco e il ricevitore.) Le stazioni GPS possono funzionare come sensori di neve per misurare la profondità della neve, ad esempio nelle zone di montagna dove il manto nevoso è una delle principali risorse idriche ogni anno.

La tecnica funziona bene anche nell’Artico e in Antartide, dove ci sono poche stazioni meteorologiche che monitorano le nevicate tutto l’anno. Matt Siegfried, ora alla Colorado School of Mines di Golden, e i suoi colleghi hanno studiato l’accumulo di neve in 23 stazioni GPS nell’Antartide occidentale dal 2007 al 2017. Hanno scoperto di poter misurare direttamente il cambiamento della neve. Queste sono informazioni cruciali per i ricercatori che cercano di valutare la quantità di neve che la calotta glaciale antartica accumula ogni inverno e come si confronta con ciò che si scioglie ogni estate.

4. Senti un affondamento

Il GPS potrebbe essere iniziato come un modo per misurare la posizione su un terreno solido, ma risulta essere utile anche per monitorare i cambiamenti nei livelli dell’acqua.

A luglio, John Galetzka, un ingegnere dell’organizzazione di ricerca geofisica UNAVCO a Boulder, in Colorado, si è ritrovato a installare stazioni GPS in Bangladesh, alla confluenza dei fiumi Gange e Brahmaputra. L’obiettivo era misurare se i sedimenti fluviali si stanno compattando e il terreno sta lentamente sprofondando, rendendolo più vulnerabile alle inondazioni durante i cicloni tropicali e l’innalzamento del livello del mare. “Il GPS è uno strumento straordinario per aiutare a rispondere a questa domanda e altro ancora”, afferma Galetzka.

In una comunità agricola chiamata Sonatala, ai margini di una foresta di mangrovie, Galetzka ei suoi colleghi hanno posizionato una stazione GPS sul tetto di cemento di una scuola elementare. Hanno installato una seconda stazione nelle vicinanze, in cima a un’asta martellata in una risaia. Se il terreno sta davvero affondando, la seconda stazione GPS sembrerà emergere lentamente dal terreno. E misurando gli echi GPS sotto le stazioni, gli scienziati possono misurare fattori come la quantità di acqua presente nella risaia durante la stagione delle piogge.

I ricevitori GPS possono persino aiutare oceanografi e marinai, fungendo da indicatori di marea. Larson si è imbattuto in questo mentre lavorava con i dati GPS di Kachemak Bay, in Alaska. La stazione è stata istituita per studiare la deformazione tettonica, ma Larson era curioso perché la baia ha anche alcune delle più grandi variazioni di marea negli Stati Uniti. Ha guardato i segnali GPS che rimbalzavano dall’acqua fino al ricevitore ed è stata in grado di tracciare i cambiamenti delle maree con la stessa precisione di un vero misuratore di maree in un porto vicino.