Il GPS

Il GPS acronimo di Global Positioning Systemgps da alcuni anni è diventato uno strumento potrei dire indispensabile per la navigazione da diporto. Seguendo le indicazioni fornite dallo strumento si arriva al luogo stabilito con un margine d'errore davvero minimo. Anche per gente come noi che predilige il lago il GPS è utilissimo; vogliamo ritrovare con certezza un relitto, una parete, una conformazione rocciosa particolare ? stiamo navigando di notte? niente paura il nostro amico ci guiderà al posto desiderato. Vogliamo che il nostro compagno ci segnali per tempo zone con basso fondale da evitare accuratamente, oppure gettata l'àncora ci avverta che la stessa sta arando? lui fa questo e molto molto altro. Vorrei nelle seguenti righe spiegare come si è giunti a questa tecnologia alla portata oramai di tutte le tasche. In internet ho trovato molti documenti che trattano questo affascinante argomento, cercherò di farne un riassunto. Prima però vorrei spiegare come utilizzo questo strumento: anzitutto il mio GPS Garmin non è cartografico utilizzandolo al lago non vedo questo bisogno. Per i più esigenti che necessitano della cartografia spendendo 150 - 200 euro in più, si troveranno caricata nella memoria del GPS cartografia stradale non adatta per questo utilizzo, non esiste cartografia marina per superfici lacustre così piccole, è meglio preparare una carta digitalizzata poi con software, alcuni freeware altri shareware caricare la mappa nella memoria dello strumento. Il primo passo è procurarsi delle carte del lago di Como, dopo lunga ricerca le ho trovate in una fornita libreria: VEL con sede a Sondrio, si possono trovare carte di tutto il mondo e di tutti i tipi. Pochi anni fa le camere di commercio di Como e Lecco hanno distribuito gratuitamente una carta nautica del lago di Como; va bene se vogliamo vedere dove sono ubicati i vari paesi sulle sponde del lago o conoscere l'accesso a un porto turistico, la batimetria e la direzione dei venti, a questa pagina del sito vedrai i quadri d'insieme della suddetta carta.
È vero ch'è riportata la griglia con latitudine e longitudine ma non c'è nessuna possibilità di calibrare questo tipo di carta, ho acquistato delle carte di produzione svizzera edite da Swisstopo sono composte da tre fogli e copre l'intero bacino, la scala della mappa è di 1 : 50000 buone carte d'avvero:

foglio 1
Roveredo
n° carta
277
foglio 2
Menaggio
n° carta
287
foglio 3
Como
n° carta
297

hanno il reticolo per l'utilizzo del GPS - map datum WGS 84 - io ho scelto un'altra via; ho impostato il reticolo svizzero - datum geodetico CH 1903 utilizzato per queste mappe nel mio strumento, questo passo è necessario per riportare correttamente la posizione sulla carta. Armarsi di pazienza e con lo scanner possibilmente in formato A3 digitalizzare i fogli,mappa la risoluzione che consiglio è 200 DPI poi con un programma per foto ritocco esempio photoshop ricomporre i fogli acquisiti e creare un'unica mappa, salvare il tutto in formato compresso *.jpg, *.png vanno bene, ridurre il numero dei colori per contenere le dimensioni del file, per allineare i fogli usare il reticolo, attenzione a non stirare i singoli fogli, l'immagine deve mantenere il giusto rapporto in caso contrario quando saranno riportati i waypoint scaricati dal GPS non corrisponderanno sulla carta, secondo passo da compiere è acquistare un programma per porter calibrare e successivamente usare la mappa digitalizzata, io utilizzo OziExplorer ideato da un australiano è veramente ottimo si possono creare rotte, aggiungere waypoint e molto ancora, caricate tutto nel nostro apparecchio sono pronte all'uso, ovviamente è possibile scaricare i dati che abbiamo acquisito per vederli riportati sulla nostra mappa. maggiori informazioni si possono ricavare dal forum di Ozi. Nel sito sahara.it indirizzi di siti dove è possibile prelevare programmi che consentono di caricare la nostra amata mappa nel GPS, e le tecniche per arrivare al risultato finale. il procedimento sembra complesso, forse è vero, ma quello che occorre è tanta pazienza e se l'esito non arriva al primo colpo non disperare, cercare il possibile errore e riprovare, alcuni programmi sono in lingua inglese ma dagli appositi forum si troverà sempre qualcuno disposto a darci una mano. In queste righe non ho certo esaurito questo vasto argomento, ho dato, voglio sperare, qualche utile informazione per cominciare il lavoro.
Nelle righe seguenti, per chi volesse conoscere il funzionamento a grandi linee del GPS, ho riportato alcune informazioni ricavate da internet.

 

Introduzione al GPS

NAVSTAR GPS acronimo di NAVigation Satellite Time And Ranging Global Positioning System, sistema di posizionamento globale. L'idea prese forma nel 1940, finanziato dal dipartimento della difesa statunitense - DoD per scopi puramente militari. Il primo satellite venne messo in orbita nel 1978. L'idea base era di aumentare la precisione dei missili senza avere alcuna guida elettronica sull'obbiettivo o nelle immediate vicinanze ed eliminando complessi e lunghi calcoli balistici. L'impiego di denaro pubblico è stato immenso: 28000 miliardi di vecchie lire più 400 milioni di euro annuali per la gestione da terra. Per anni il governo statunitense ha inserito volutamente un errore nella precisione - SA Selective Availability - di oltre 100 metri nell'utilizzo civile. Solamente nel maggio 2000 il presidente Bill Clinton acconsentì anche per le forti pressioni delle case automobilistiche americane che videro in questo sistema un mappa waasgrosso affare; il navigatore satellitare. Da questo punto in poi il GPS ebbe una crescita vertiginosa in tutti i settori civili avendo con l'eleminazione della SA un grado di precisione di 10 - 15 metri. Il sistema globale di posizionamento è completamente gratuito per quanto riguarda il canale L1 - trasmissione in chiaro, mentre il canale L2 è utilizzato dai militari e il segnale è criptato. Con particolari accorgimenti tecnologici terrestri chiamati W.A.A.S. ovvero Wide Area Augmentation System disponibile per ora solo negli Stati Uniti il grado di accuratezza può raggiungere i 3 - 5 metri.
Nell'anno 2004-2005 l'amministrazione Bush per aumentare la sicurezza nazionale dopo i tragici atti terroristici avvenuti negli anni precedenti ha autorizzato il dipartimento della difesa a realizzare un dispositivo in grado di spegnere l'intera costellazione dei satelliti in brevissimo tempo.

 

 

 

 

composizione del sistema GPS

Il sistema GPS è composto da tre sezioni:

  • i satelliti
  • il sistema di controllo
  • gli utenti

I satelliti

La costellazione GPS è composta da 27 satelliti, 24 operativi tre sono di latenti, disposti su sei orbite inclinate di 55° rispetto all'equatore. Su ogni orbita sono presenti quattro satelliti più uno di rispetto, all'altezza varia da 18000 KM a 22000 KM con una vita operativa di sette anni.
Il progetto è stato portato a termine nel 1994 con tutti i previsti satelliti operativi. Ogni satellite ha installato a bordo:

  • un orologio atomico di estrema precisione
  • un computer di bordo
  • un sistema di trasmissione radio a onde ultra corte
  • un sistema di controllo e assetto

Il sistema di controllo a terra

Questo fantastico sistema di posizionamento, richiede una serie di centrali di controllo collegate tra loro via radio I compiti delle stazioni sono:

  • tenere sincronizzati gli orologi atomici dei satelliti
  • controllare le loro orbite
  • controllare lo stato di salute

Per la loro precisione è importante conoscere l'esatta posizione, se l'orbita varia a causa delle attrazioni della luna, del vento solare o altri fattori, la stazione di controllo riposiziona il satellite nell'orbita prestabilita.
La stazione principale - master station - di trova a Colorado Springs - USA - le altre si trovano rispettivamente alle isole Hawai, isola di Ascenson, - isola britannica situata nell'oceano atlantico a sud dell'equatore - Diego Garcia -isola dell'arcipelago delle Ciagos territorio britannico d'oltre mare a sud delle isole Maldive e l'atollo di Kwajalein nell'arcipelago Marshall, oceania.

orbite satelliti
orbite dei satelliti

La sezione utente

È rappresentato dal ricevitore dell'utente, che basa il suo funzionamento sulla misura del tempo di percorrenza del segnale trasmesso dall'satellite fino al ricevitore dell'utente a terra.
Ogni satellite trasmette un messaggio codificato tramite il suo nome questo messaggio chiamato almanacco contiene i dati relativi alle orbite dei satelliti - effemeridi - e altre informazioni. Il ritardo del satellite e l'orologio del ricevitore GPS da' il tempo di percorrenza del segnale dall'antenna del satellite all'antenna del ricevitore basato a terra. Questa misura, riferita a un solo satellite darebbe un grosso errore, pari a qualche centinaio di chilometri; se però ripeto questa operazione di misura su più satelliti - tre almeno per un posizionamento LAT.-LONG. quattro se voglio conoscere l'altezza del punto in cui mi trovo.
Una conferma della bontà di questo progetto è provato dal fatto che la costellazione di satelliti ha superato brillantemente una tempesta magnetica che ha colpito la terra negli anni 2002 - 2003, per una eccezionale attività delle macchie solari.

segnali gps

link utili

Galileo

L'ente spaziale europeo lavora da qualche anno al proprio sistema di posizionamento satellitare denominato Galileo. I tempi per l'entrata in funzione del sistema continuano ad allungarsi nel tempo, ora si prospetta il 2011. Questo sistema è bene dirlo subito non sarà gratuito, i codici sono criptati ma lo scienziato statunitense Mark Psiaki della Cornell university ha annunciato di avere craccato l'algoritmo di criptazione. Questo gesto non è del tutto immotivato, il sistema americano è completamente gratuito a disposizione di tutti e con il passare del tempo sempre più preciso, a tale proposito è previsto implementazione di altri due canali civili. Nella immagine sottostante si può notare la maggiore precisione che raggiungerà in un futuro non troppo lontano. Il consorzio Galileo ha ribadito che non renderà pubblici i parametri di accesso, irritando la comunità scientifica sostanzialmente per due motivi: il sistema satellitare è visto come un bene di pubblica utilità dove l'utilizzo primario è orientato alla sicurezza di persone e beni. Questo progetto è in buona parte finanziato da enti privati e forse - questa è la mia idea dopo aver appreso la notizia - vogliono in parte rifarsi delle spese affrontate.

Glonass

Un sistema simile al GPS GLONASS - GLObal NAvigation Satellite System - messo in piedi dall'ex Unione sovietica, il primo satellite venne lanciato nel mese di ottobre 1992, il ventiquattresimo e ultimo della costellazione venne messo in orbita nel 1997, negli anni successivi con la grave crisi economica decadde lentamente tutto il sistema, ma nel 2002 migliorando l'economia interna si mise mano nuovamente al progetto con l'invio nello spazio di 18 satelliti entro l'anno 2007 e i restanti 6 entro il 2010, sono posizionati su tre orbite circolari, ogni satellite completa l'orbita in 11 ore e 15 minuti. In internet è presente un sito in lingua italiana ricco di informazioni: www.glonass.it

Beidou 1

La Cina, a partire dall'anno 2000 sta realizzando un proprio sistema di localizzazione chiamato Beidou1, il funzionamento è completamento diverso, si basa solamente su 4 satelliti geostazionari e il ricevitore rispetto agli altri sistemi che non trasmette nulla, in questo caso invia un potente segnale alle antenne riceventi dei satelliti. In futuro è prevista la messa in orbita di 35 satelliti che somiglieranno nel funzionamento al sistema statunitense russo, ed europeo. Maggiori informazioni a questo sito.