Grazie ai GNSS (in lingua inglese global navigation satellite system o sistema satellitare globale di navigazione in italiano) non ci chiediamo più come faremo a raggiungere il ristorante oppure come raggiungere il luogo del nostro appuntamento di lavoro se ci troviamo in una zona che non conosciamo.
In effetti questi sistemi (di cui il capostipite per usi civili è stato il GPS) si stanno rivelando molto utili in tanti aspetti della nostra vita; la loro integrazione nei dispositivi cellulari, poi, fa si che chiedere dove sia un luogo sia diventata una domanda desueta.
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Un po’ di Storia
Il primo sistema satellitare di navigazione e geo-localizzazione per usi civili è stato il GPS (creato in sostituzione del precedente sistema, il Transit); esso è diventato pienamente operativo nel 1994.
Il progetto GPS è stato sviluppato nel 1973; il GPS è stato creato e realizzato dal Dipartimento della Difesa statunitense ed originariamente disponeva di 24 satelliti in orbita intorno alla terra.
Il sistema GPS utilizza una flotta di 32 satelliti, dei quali 24 in uso ed 8 di riserva.
Progettato essenzialmente per usi militari, se ne permette l’accesso anche per applicazioni civili nel 1991; il segnale veniva intenzionalmente “sporcato” allo scopo di ridurre l’accuratezza della rilevazione, consentendo precisioni dell’ordine di 900 metri.
Con un decreto che il presidente Clinton emanò nel maggio dell’anno 2000, questa degradazione del segnale è stata disabilitata mettendo così a disposizione degli usi civili la precisione attuale.
Anche la Russia possiede un analogo sistema di posizionamento: il GLONASS (costituito, similarmente alla sua controparte americana, da 24 satelliti in uso ed 8 di scorta).
Principio di funzionamento
Un sistema GNSS è costituito da tre parti:
- Satelliti
- Stazioni a terra
- Ricevitore utente
Di queste tre componenti le prime due vengono gestite dalla nazione proprietaria della flotta di satelliti mentre il ricevitore utente è di nostra proprietà.
I satelliti trasmettono in continuo informazioni che individua la posizione del satellite stesso e l’ora a cui sta trasmettendo il segnale (ricavata da un orologio atomico interno) mentre il ricevitore utente utilizza un proprio orologio per confrontare i dati ricevuti: possono essere effettuate più misure con differenti satelliti per ottenere la posizione del ricevitore secondo un principio detto trilaterazione.
Le evoluzioni del GNSS
Dal 1990, il costo dei ricevitori è diminuito drasticamente, da versioni iniziali che costavano migliaia di dollari ed avevano le dimensioni di uno zaino, fino a quelli portatili: un ricevitore per smartphone che costa ai produttori un paio di dollari.
Wayfinding: trovare la strada in tempo reale
Forse l’uso più noto della posizione è il wayfinding: navigare verso una destinazione e evitare di perdersi. Grazie alle capacità di posizionamento globale degli smartphone, sono passati i giorni in cui era necessario consultare una mappa cartacea o stampare le indicazioni prima di un viaggio. Il posizionamento può aiutare con semplici compiti di orientamento, come localizzare un ristorante nelle vicinanze. Tuttavia, le capacità si estendono alla navigazione di navi attraverso acque internazionali, guidando gli spazzaneve in condizioni di scarsa visibilità.
Il monitoraggio in tempo reale non è utile solo per guidare le persone verso destinazioni, ma è anche necessario per tecnologie emergenti come le auto autonome. Questi veicoli devono conoscere la loro posizione precisa in tempo reale per effettuare le svolte giuste nei momenti giusti. Con il miglioramento della connettività, questa applicazione diventa reale.
Altre tecnologie
Conoscere la propria posizione non è sufficiente, è necessario il contesto di una mappa ed in questo i GIS sono di fondamentale importanza.
La posizione integra la nostra conoscenza del mondo fisico. La tecnologia di realtà aumentata può utilizzare informazioni di posizionamento precise per sovrapporre oggetti invisibili a quelli visibili: ad esempio è possibile visualizzare la posizione delle tubature sotto il manto stradale per informare meglio gli addetti ai lavori su dove scavare per evitare danni alle tubazioni.
Uno sguardo al Futuro…
Il primo dei satelliti GPS di prossima generazione è stato lanciato con successo in orbita nel dicembre 2018. Si prevede che questi nuovi satelliti aumenteranno la precisione; altri miglioramenti includono una durata estesa del satellite.
Un altro fattore che migliora la precisione è il numero crescente di satelliti. Il GPS era l’unico GNSS completo. Oggi anche la Russia, la Cina e l’Unione europea gestiscono il proprio GNSS, chiamati rispettivamente: GLONASS, BeiDou e Galileo e l’utilizzo contemporaneo di più GNSS migliora la precisione.
