Per GPS (abbreviazione di Global positioning system) si intende un sistema di posizionamento globale basato sulla ricezione di segnali radio trasmessi da una costellazione di satelliti in orbita.
Mediante tale sistema è possibile determinare la posizione di un apposito ricevitore posto in un punto qualsiasi della superficie terrestre sia che sia stazionario sia in movimento; la posizione è determinata da una terna di coordinate geografiche (latitudine, longitudine e elevazione) riferite ad un sistema di riferimento mondiale chiamato WGS84.

Il principio di funzionamento si basa sulla tecnica di “intersezione spaziale distanziometrica”;
in estrema sintesi e semplificando notevolmente, si può dire che viene misurata la distanza tra i satelliti visibili ed il centro di fase dell'antenna del ricevitore in un determinato momento e grazie a ciò, considerato che è nota la posizione di ogni singolo satellite in quanto si conoscono le caratteristiche delle loro orbite, si determina mediante intersezione la posizione del punto a terra.

Attualmente sono in funzione due costellazioni di satelliti finalizzati agli scopi sopra descritti, una realizzata dagli Stati Uniti (GPS NAVSTAR) completamente funzionante ed una russa (GLONASS) in fase di completamento per quanto riguarda il numero dei satelliti in orbita; sono inoltre allo studio ed in fase di realizzazione una costellazione europea (progetto GALILEO) ed una cinese.

La costellazione americana NAVSTAR è costituita da 24 satelliti più alcuni di scorta orbitanti ad una altezza di circa 20.000 Km e disposti in maniera tale che da ogni punto della superficie terrestre (escluso le zone artiche ed antartiche) siano visibili in ogni momento almeno 4 satelliti, condizione minima per cui il sistema di posizionamento possa correttamente funzionare.

I satelliti sono controllati continuamente da una serie di stazioni a terra disposte approssimativamente lungo la linea equatoriale che si occupano di correggere le loro orbite, calcolare gli offset degli orologi a bordo, predire e calcolare le effemeridi (cioè i dati caratteristici delle loro orbite).

Ogni satellite invia con continuità dei segnali radio trasmessi su due frequenze dette L1 e L2 e, sulla base delle predette frequenze, sono modulati dei codici che il ricevitore utilizza sia per l'identificazione del satellite e della sua orbita sia per il calcolo della distanza (pseudorange) ricevitore-satellite;

i codici trasmessi nella frequenza L1 sono due, definiti C/A e P, mentre sulla frequenza L2 viene trasmesso il solo codice P. Il codice C/A consente un posizionamento assoluto di modesta precisione (dell'ordine di decine di metri) mentre mediante il codice P si possono ottenere risultati migliori.

Il posizionamento mediante l'utilizzo dei codici è comunque finalizzato essenzialmente per scopi navigazionali in quanto per ottenere delle precisioni centimentriche o inferiori è necessario è necessario utilizzare il metodo della misurazione di fase e l'utilizzo contemporaneo di due o più ricevitori.

Con questa tecnica, detta differenziale o relativa, si possono eliminare molti degli errori che si hanno nella misurazione della distanza satellite – ricevitore e ottenere quindi precisioni adatte ad utilizzi topografici, di monitoraggio ecc.

In questo caso i dati restituiti dai ricevitori non sono tanto le coordinate assolute della loro posizione quanto la loro posizione relativa, cioè la linea ideale che li collega, detta comunemente vettore o baseline, determinata dai tre valori deltaX, deltaY e deltaZ.

Di solito questi valori sono poi trattati dai software di gestione dei ricevitori per renderli comprensibili ed utilizzabili ai fini topografici mediante trasposizione in un idoneo sistema di riferimento cartesiano cartografico o locale.

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