Tutto ciò che devi sapere sul GPS e sui suoi usi

Quasi tutti i dispositivi intelligenti utilizzano il GPS per tracciare e monitorare la tua posizione e altre attività fisiche a distanza. Ti aiuta a navigare dal punto A al punto B.

Ma sai, come fa il GPS, come funziona il GPS e quali sono i suoi altri usi?

Bene, discuteremo lo stesso qui in questo articolo. Capiamo come funziona il sistema GPS, a cosa serve, quanto è preciso e funzionano i suoi ricevitori e moduli.

Una breve storia del GPS

Gli esseri umani praticano la navigazione da milioni di anni con l'aiuto del Sole, della Luna e delle stelle. Il sistema di posizionamento globale GPS è un avanzamento della stessa tecnologia nel 20° secolo, utilizzando la tecnologia dell'era spaziale.

La prima sbirciatina nel GPS è stata osservata quando la Russia ha lanciato il suo primo satellite Sputnik 1 nel 1957. Subito dopo, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha iniziato a esplorare le capacità di geolocalizzazione per la navigazione sottomarina.

Sebbene il GPS sia stato reso disponibile al pubblico nel 1983 dal governo degli Stati Uniti, il controllo dei dati è stato mantenuto dal governo stesso. Solo nel 2000 le aziende e il pubblico hanno finalmente ottenuto l'accesso completo all'utilizzo del GPS.

Cos'è il GPS e come funziona?

Il GPS, o Global Positioning System, fornisce misurazioni di navigazione, posizionamento e temporizzazione. Il sistema di localizzazione GPS utilizza satelliti, ricevitori e algoritmi per sincronizzare varie posizioni, dati temporali e velocità. La sincronizzazione di un sistema GPS viene utilizzata per i viaggi terrestri, marittimi e aerei.

Il sistema di navigazione GPS è gestito dal governo degli Stati Uniti e può essere liberamente accessibile da un solo ricevitore GPS a chiunque. Il sistema è costituito da una rete di 24 satelliti collocati dal Dipartimento della Difesa statunitense nell'orbita terrestre.

Sebbene il sistema di localizzazione GPS fosse realizzato principalmente solo per l'uso di applicazioni militari, era disponibile per l'uso da parte dei civili negli anni '80.

Elementi chiave del GPS

Un sistema di localizzazione GPS è composto da tre diversi elementi, noti anche come segmenti. Questi segmenti funzionano collettivamente per fornirti informazioni sulla posizione.

I tre segmenti che costituiscono gli elementi chiave del sistema GPS indiano sono:

• Spazio/Satelliti: Il primo elemento sono i satelliti in orbita attorno alla Terra nello spazio. Questi satelliti trasmettono segnali di dati agli utenti sulla loro posizione geografica e ora del giorno.
• Controllo a terra: il controllo a terra, noto anche come "segmento di controllo", è costituito da antenna terrestre, stazioni di controllo principali e stazioni di monitoraggio sulla Terra. Le attività nel segmento di controllo comprendono il funzionamento e il tracciamento dei satelliti nello spazio e il monitoraggio delle loro trasmissioni. Queste stazioni di monitoraggio si trovano in tutti i continenti del mondo, inclusi Europa, Nord e Sud America, Asia, Africa e Australia.
• Apparecchiatura dell'utente: è l'apparecchiatura ricevitore e trasmettitore GPS dell'utente finale. Questi includono articoli come smartphone, orologi e altri dispositivi telematici.

Come funziona la tecnologia GPS?

Capiamo nel dettaglio come funziona il GPS comprendendo la tecnologia e i concetti utilizzati alla base.

Il sistema di localizzazione GPS funziona con una tecnica unica nota come trilaterazione. Usando questa tecnica, puoi calcolare velocità, elevazione e posizione raccogliendo segnali dai satelliti per determinare le informazioni sulla posizione di uscita.

(Nota: tuttavia, la parola "trilaterazione" viene spesso scambiata per il termine "triangolazione", che è una tecnica utilizzata per misurare gli angoli, non le distanze.)

Quindi, in parole semplici, i satelliti in orbita attorno alla Terra nello spazio inviano segnali che devono essere letti e interpretati attraverso un dispositivo GPS posizionato vicino o sulla superficie terrestre. Per calcolare la posizione esatta, un dispositivo di localizzazione GPS dovrebbe essere in grado di leggere i segnali da almeno quattro satelliti.

In questi cerchi di rete, ogni satellite orbita attorno alla Terra due volte al giorno trasmettendo un segnale, un'ora e parametri orbitali unici. Il dispositivo di localizzazione GPS può leggere i segnali da sei o più satelliti in un dato momento.

Quindi, quando un dispositivo GPS rileva un segnale a microonde trasmesso da un singolo satellite, calcola la distanza tra il dispositivo GPS e il satellite. Tuttavia, poiché il GPS può calcolare solo la distanza da un satellite, un singolo satellite non è sufficiente per fornire le informazioni richieste sulla posizione.

Inoltre, i satelliti non forniscono alcuna informazione sugli angoli, quindi la posizione rilevata dal dispositivo GPS potrebbe essere in qualsiasi punto della superficie terrestre.

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In che modo il GPS rileva la posizione esatta?

Bene, siamo in un mondo tridimensionale e lo stesso viene utilizzato per determinare la posizione esatta utilizzando il GPS. Capiamo meglio questo fenomeno.

Ogni volta che un segnale viene inviato dal satellite, viene creato un cerchio con un raggio che misura la distanza dal dispositivo di localizzazione GPS al particolare satellite. Allo stesso modo, quando un secondo satellite invia un segnale, viene creato di nuovo un altro cerchio.

Questo restringe la posizione a uno dei due punti, dove i due creati da diversi satelliti si intersecano. Anche in questo caso, quando un terzo satellite invia un segnale, è possibile determinare con precisione la posizione del dispositivo, nel punto di intersezione di tutti e tre i cerchi.

Tuttavia, a causa del mondo tridimensionale, possiamo determinare che i segnali inviati dai satelliti non creano cerchi, ma creano sfere. L'intersezione di queste tre sfere crea due punti di intersezione e il punto più vicino alla Terra viene scelto come posizione GPS.

Usi della tecnologia GPS

Oggi, i sistemi di localizzazione GPS sono utilizzati da ogni settore per scopi diversi. Il localizzatore GPS viene utilizzato quotidianamente per calcolare misurazioni temporali accurate, rilevamento della posizione, navigazione e altro ancora. Comprendiamo i principali usi del GPS:

• Posizione: ti aiuta a determinare una posizione precisa.
• Navigazione: consente di spostarsi da una posizione all'altra.
• Tracciamento: consente di monitorare continuamente il movimento di una persona o di un oggetto.
• Mapping: ti aiuta a creare mappe GPS per il mondo.
• Temporizzazione: consente di effettuare misurazioni del tempo in modo molto preciso.

Esempi di usi GPS

• Situazioni di emergenza: in caso di emergenza o calamità naturale, un sistema di localizzazione GPS viene utilizzato dai primi soccorritori per mappare, seguire e prevedere il tempo. Aiuta anche a rintracciare il personale di emergenza. Garantisce che vengano forniti aiuti tempestivi per proteggere le persone in tempi difficili.

• Trasporti: durante la navigazione puoi utilizzare una funzione GPS come l'ottimizzazione del percorso che ti aiuterà a risparmiare tempo e carburante. Le organizzazioni di e-commerce, i marchi di consegna, le società di logistica, ecc. utilizzano i sistemi di localizzazione dei veicoli GPS per garantire consegne tempestive e aumentare la produttività.

• Salute e fitness: la tecnologia indossabile come gli smartwatch tiene traccia della tua attività fisica come la corsa. Questi orologi GPS utilizzano il localizzatore GPS per calcolare la distanza percorsa durante la corsa o la camminata.

• Gioco: il tracciamento GPS è utilizzato in modo molto evidente nei giochi dal vivo. Aiuta i giocatori a collaborare da diversi paesi e giocare. Ad esempio, nel gioco Pokemon Go, il GPS è stato utilizzato per giocare in varie località.

• Militare: uno degli usi principali del GPS è nell'esercito per la navigazione, la guida, il monitoraggio e il monitoraggio di forze, truppe nemiche, risorse militari e missili. Il GPS aiuta l'esercito a individuare le posizioni per i raid aerei e le operazioni militari.

Precisione dei sistemi GPS

Il sistema di localizzazione GPS ti consente di localizzare, navigare, mappare e tracciare varie posizioni, ma quanto è preciso il localizzatore GPS?

Il localizzatore GPS funziona perfettamente in aree aperte dove fattori esterni come edifici alti, alberi o edifici non creano disturbo. Oltre a ciò, l'accuratezza della posizione GPS dipende da diversi fattori e variabili, elencati di seguito:

• Disturbi fisici: il tempo di arrivo stimato calcolato dal sistema di localizzazione GPS può essere impreciso a causa di fattori fisici come grandi montagne, alberi, edifici e altro.

• Altezza: il GPS non può determinare l'altezza alla quale è posizionato il dispositivo o lo smartphone connesso.

• Condizioni meteorologiche: forti temporali, piogge o tempeste solari possono avere un effetto diretto sui sistemi di localizzazione GPS.

• Guasto nel satellite: potrebbe esserci un'ostruzione nel modello orbitale del satellite che influisce negativamente sulla precisione dei localizzatori GPS. Tuttavia, questo scenario sta diventando raro ora.

• Errori di calcolo: il dispositivo di localizzazione GPS potrebbe riscontrare un errore quando l'hardware su cui viene utilizzato non è progettato per soddisfare le specifiche hardware.

• Interferenze esterne: il dispositivo di localizzazione GPS potrebbe subire interferenze causate da spoofing o dispositivi di disturbo.

Come utilizzare il GPS falso?

Gli utenti che non vogliono rivelare la loro posizione reale hanno la possibilità di utilizzare un falso GPS. Per utilizzare una posizione GPS falsa, procedi nel seguente modo:

• Dal Google Play Store, scarica "Fake GPS Location-GPS Joystick".
• Dopo l'installazione, fai clic su "Imposta posizione" e seleziona la posizione falsa con l'aiuto delle linee di longitudine e latitudine.
• Fare clic su 'Start > Permesso di disegno richiesto > Impostazioni.
• Fai clic sull'opzione "Consenti" su altre app e torna all'app.
• Fai clic su "Inizia" per abilitare la tua posizione fittizia.
• Vai su "Impostazioni> Informazioni" sul tuo telefono per trovare il numero di build, continua a toccarlo fino a raggiungere la "Modalità sviluppatore".
• Torna a "Impostazioni> Opzioni sviluppatore e, sotto la posizione fittizia, fai clic su "GPS Joystick".
• Passa all'app "GPS Joystick" e premi "Start".

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Una panoramica dei sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS)

GNSS, il sistema globale di navigazione satellitare trasmette informazioni orbitali e temporali con una rete di satelliti utilizzati per la navigazione e la determinazione delle misurazioni di posizionamento. Questa costellazione di satelliti trasmette informazioni di tempo e posizionamento ai ricevitori GNSS, che vengono ulteriormente utilizzati per determinare una posizione precisa.

Il GNSS è costituito principalmente da due segmenti: segmento di controllo e segmento utente.

Il segmento di controllo è una rete di stazioni di monitoraggio, controllo master e caricamento dati dislocate in tutto il mondo. Quando queste stazioni ricevono un segnale dal satellite, effettuano un confronto tra le posizioni rivendicate dal satellite e i modelli orbitali.

Di conseguenza, in queste stazioni di controllo, la posizione dei satelliti per garantire che il loro percorso orbitale sia accurato. Le stazioni di controllo si assicurano inoltre che il satellite sia in condizioni ottimali per garantire una precisione ottimale.

Ora, invece, il segmento di utenza è costituito dalle apparecchiature che si occupano della ricezione dei segnali satellitari. Questa apparecchiatura utilizza il tempo e la posizione orbitale di un minimo di quattro satelliti per determinare una posizione. Per risolvere ed evitare eventuali errori di temporizzazione, il segmento utente utilizza le antenne per ricevere e identificare i segnali di buona qualità.

Alcuni esempi di GNNS sono il NAVSTAR Global Positioning System (GPS) statunitense, il Galileo europeo e il sistema satellitare di navigazione BeiDou cinese. Inoltre, a livello globale, le prestazioni e l'efficienza di qualsiasi sistema GPS si basano su quattro parametri indicati di seguito:

• Precisione
• Integrità
• Continuità
• Disponibilità

Dispositivi GPS vs GNSS vs GPRS

Ecco la differenza tra GPS, GNSS e GPRS:

Cosa sono i chip e i moduli del ricevitore GPS?

I chip e i moduli GPS possono fornire agli utenti informazioni istantanee sull'ora e sulla posizione in qualsiasi punto della Terra. I chip del ricevitore GPS forniscono informazioni sulla posizione in longitudine, latitudine e altitudine.

I chip del ricevitore GPS sono progettati per ricevere informazioni sulla posizione di ogni satellite in un dato momento. Questi stessi ricevitori sono utilizzati nel sistema GPS per auto e nel sistema GPS per biciclette. Tracciano costantemente la posizione mutevole dell'auto o della bicicletta sulla mappa elettronica, che fornisce le indicazioni di conseguenza per raggiungere la destinazione inserita.

La maggior parte dei chip del ricevitore GPS sono costruiti sui seguenti tre componenti.

• Antenna: riceve segnali e ha un potenziale anti-jamming.
• Ricevitore: è un'unità processore che converte i segnali radio in una soluzione di navigazione.
• Unità di controllo: fornisce un'interfaccia per il controllo del ricevitore. per visualizzare le informazioni di posizionamento.

Domande frequenti

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