Come funziona il GPS?

Il GPS (Global Positioning System) è una tecnologia ormai alla portata di tutti e di innegabile utilità nelle nostre vite quotidiane e nelle situazioni di emergenza.
In questo articolo vediamo come funziona il GPS, le principali applicazioni di questa tecnologia e quanto potremmo affidarci ad essa in situazioni di emergenza.

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Global Navigation Satellite System (GNSS)

Il GPS è in realtà un sottoinsieme di qualcosa di più grande: il GNSS (Global Navigation Satellite System), acronimo con cui definiamo tutti i sistemi di rilevamento della posizione sul globo terrestre basati sul rapporto tra un ricevitore e i satelliti.

Con GNSS intendiamo quindi qualsiasi sistema di localizzazione e navigazione, non solo il GPS: esistono infatti anche GLONASS, BeiDou e Galileo, per citare i più importanti. Delle differenze tra questi sistemi parleremo tra poco, ora capiamo a grandi linee il funzionamento alla base di questi sistemi.

Innanzitutto qualsiasi GNSS fornisce quattro informazioni: latitudine, longitudine, altezza e tempo che tradotto letteralmente significa “dove ti trovi, quando ti ci trovi”.
Dopodiché, ogni GNSS si compone di tre parti fondamentali:

  • una costellazione di satelliti che emette il segnale radio;
  • un sistema di controllo terrestre che garantisce il corretto posizionamento e funzionamento dei satelliti;
  • tutti i ricevitori che sono in grado di interpretare il segnale emesso dai satelliti.

Come funziona?

Il meccanismo usato dai nostri tre elementi sopraccitati per comunicare è semplice: ogni satellite emette un segnale che descrive l’ora e la posizione in cui si trova al momento dell’emissione, segnale che i ricevitori interpretano e confrontano con l’orario di ricezione. Il segnale è standard, per cui sia emettitore che ricevitore sanno a che velocità viaggia e a questo punto viene facile il calcolo della distanza tra i due (non è così facile? Leggi qua).

Come funziona il GPS nei cellulari

Per completare le nostre nozioni sul funzionamento dei GNSS dobbiamo solo capire il ruolo del sistema di controllo: il suo compito è quello di verificare che i satelliti non presentino malfunzionamenti e siano effettivamente nella posizione orbitale prevista. In caso ci siano problemi il sistema di controllo può disattivare uno o più dei satelliti principali e attivare uno o più dei satelliti “di backup”.

La precisione della localizzazione

L’accuratezza con cui è indicata la nostra posizione è data da due fattori: la precisione con cui viene effettuato il calcolo e il numero di segnali che siamo in grado di ricevere.

Partiamo dal numero di segnali: più ne riceviamo, meglio è. Il minimo indispensabile è quattro: tre per ottenere le coordinate spaziali più uno per la correzione del fattore temporale.

Questo ci porta dritti alla questione della precisione del calcolo, in cui il fattore temporale gioca un ruolo chiave: i satelliti sono equipaggiati con orologi atomici, ma ciò non basta! Ci sono una serie di correzioni da fare, alcune derivanti dalla teoria della relatività di Einstein. Non starò a raccontarti tutta questa parte, il web è pieno di approfondimenti a riguardo. Sappi che in condizioni normali dovresti essere sempre in grado di ottenere la tua posizione con uno scarto di pochi metri, mentre i GNSS ad uso militare sono in grado di fornire una precisione in termini di centimetri.

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Non solo GPS

Il GPS, che a questo punto sappiamo essere un GNSS ma non l’unico, è di proprietà del Governo degli Stati Uniti ed è gestito dalla United States Space Force. Il progetto nacque negli anni ‘70 in ambito militare e fu poi reso disponibile ai civili negli anni ‘80, nonostante tuttora sussistano delle differenze di precisione tra il GPS ad uso militare e quello ad uso civile.

Il fatto che il GPS dipenda così tanto dal governo americano è la prima fonte di preoccupazione per tutti gli altri Stati: è possibile infatti che il servizio venga dismesso o depotenziato in alcune zone del mondo.

Il primo governo a sviluppare un GNSS non statunitense fu quello russo, che lanciò il GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) negli anni ‘80, seguito poi dal governo cinese che lanciò il BeiDou nel 2000. In Europa è partito nel 2011 il progetto Galileo, gestito dall’ESA. Galileo è diventato operativo nel 2016 e dovrebbe raggiungere il pieno funzionamento nel corso del 2021.

Dovremmo quindi avere un dispositivo per ogni GNSS esistente in modo da poterci sempre agganciare a qualcuno di essi? No: la maggior parte dei dispositivi che utilizziamo supporta tutti i GNSS di cui abbiamo parlato. Dovremmo essere preparati in caso venisse meno questo tipo di supporto? Personalmente, credo di sì.

Principali utilizzi del GPS

Il GPS viene comunemente utilizzato per spostarsi tra luoghi. Oramai tutti gli smartphone montano un ricevitore GPS e tutti sappiamo usare app come Google Maps, Apple Maps e Waze. I più sportivi tra i nostri lettori conosceranno Runtastic e Strava, app utilizzate per seguire i nostri spostamenti durante le sessioni di corsa o di trekking. Queste applicazioni utilizzano il GPS per tracciare i nostri movimenti e poi proporci un po’ di dati interessanti, come i chilometri percorsi, la differenza di altitudine e ovviamente una bella mappa dei nostri spostamenti.

I sistemi di pilotaggio automatico fanno estensivo uso del GPS, sia su veicoli con pilota che senza: aerei, barche e droni montano sempre un GPS e spesso anche le automobili ne hanno uno, anche se quelle a guida semi autonoma sono pochissime.

GPS come funziona e come usarlo nel prepping - Cockpit cabina di pilotaggio

La localizzazione dei dispositivi viene utilizzata anche in caso di smarrimento di cose e persone: dal ritrovamento di oggetti smarriti al salvataggio di persone disperse, esistono strumenti studiati appositamente per questi scopi contenenti tag GPS.
Non dimentichiamoci poi dei collari GPS per i nostri animali domestici!

Oltre alla navigazione e alla localizzazione, il GPS gioca un ruolo fondamentale ovunque serva una misurazione precisa del tempo: la precisione degli orologi atomici in dotazione ai satelliti è una risorsa importantissima per scienze come l’informatica e l’astronomia. Anche alcuni orologi sono in grado di sincronizzarsi con questo segnale, funzione abbastanza comune tra gli orologi multifunzione sportivi.

Applicare il GPS al prepping

Alla luce di tutto quello che ci siamo detti finora, è evidente che il GPS potrebbe giocare un ruolo fondamentale nelle situazioni di emergenza. Orientarsi è importantissimo e localizzare alcuni oggetti potrebbe fare la differenza in molte situazioni. In qualsiasi scenario SHTF saper raggiungere un determinato luogo potrebbe esserti utile e un sistema che ti guidi anche quando potresti aver perso i tuoi punti di riferimento principali non può che esserti di grande aiuto.

Fortunatamente sappiamo di avere uno di questi dispositivi sempre a portata di mano: il nostro smartphone. Ricorda che il GPS è un segnale satellitare e, in quanto tale, non necessita per forza di altri segnali: il GPS funziona anche senza internet, anche se purtroppo vedrai solo il tuo puntino sulla mappa (o addirittura solo sulla griglia) e, se sai come cercarlo o se lo hai impostato prima, il punto che vuoi raggiungere.

Può essere buona norma salvare sul tuo smartphone qualche punto di riferimento intorno al tuo luogo di lavoro e a casa tua, così come la tua BOL e la casa di qualcuno di cui ti fidi, anche se sarebbe buona prassi sapere a memoria come raggiungere questi luoghi.

In uno scenario più grave, per esempio uno scenario in cui è coinvolto un EMP o un segnale di disturbo, il GPS potrebbe però essere fuori uso: potrebbero non andare fuori uso i satelliti, ma il tuo dispositivo ricevitore sì e in tal caso non ci resta che ricorrere alle buone vecchie mappe. Ne hai una della tua città e dei suoi dintorni, vero? Anche una della tua BOL e del suo circondario, vero?

Tracking Mapping e Geomapping - Prepping e survivalism

In ultimo, se hai una gabbia di Faraday in casa (anche homemade), posso consigliarti di metterci dentro anche quel vecchio GPS che qualche anno fa usavi sulla macchina prima che gli smartphone lo rendessero obsoleto? Leggi anche: Cosa inserire in una gabbia di Faraday: la checklist

Conclusioni

Il GPS e più in generale tutti i GNSS sono una parte importante della vita quotidiana, nonché un preziosissimo aiuto in situazioni di emergenza. Abbiamo visto che hanno dei limiti e che questi limiti possono farsi ancora più stretti. Sappiamo ora quanto sia importante avere un backup più “analogico” di questa tecnologia che siamo portati a dare per scontato e metteremo nella nostra BOB o GHB una bella mappa cartacea!

Ti è mai capitato di perderti e non poter usare il GPS per orientarti? Raccontaci la tua esperienza e facci sapere se questo articolo ti è stato utile!

Photo by Mike Petrucci, ben ali e Linda Söndergaard on Unsplash

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