Come funzionano i ricevitori GPS?

I ricevitori GPS (Global Positioning System) utilizzano una tecnica interessante per impedire alle persone di perdersi. Tuttavia, non tutti i ricevitori GPS sono uguali. Alcuni dei ricevitori GPS di dimensioni “tascabili”, meno costosi, potrebbero avere maggiori difficoltà a dirti dove ti trovi quando utilizzato in aree densamente boscose, ad esempio. Tuttavia, la maggior parte dei ricevitori GPS può impedire con precisione di perdersi o aiutare a trovare una via d'uscita in caso di smarrimento.

I ricevitori GPS sono collegati a un sistema di 27 satelliti in orbita attorno alla Terra. Ognuno di essi ha un almanacco elettronico che dice dove dovrebbe essere ogni satellite in qualsiasi momento. Ricevono dati dai satelliti su dove si trova il ricevitore. Il modo in cui funziona è attraverso una tecnica chiamata trilaterazione tridimensionale.

Quando una persona tenta di trovare la propria posizione, il ricevitore GPS rileva i segnali da tre o più dei satelliti più vicini. Ogni satellite misura i ricevitori GPS come distanza dal satellite. Con più misure si ottiene una maggiore precisione, poiché ogni nuova misura aiuta a identificare con precisione la posizione esatta della persona sulla terra.

Aiuta a capire questo valutando la trilaterazione bidimensionale. Una persona persa chiede a tre persone indicazioni. Gli viene detto dalla prima persona "Sei a 80 miglia da Sacramento". La seconda persona gli dice "Sei a 40 miglia da San Jose". La terza persona osserva: "Sei a 60 miglia da Santa Rosa." confrontando questi valori, la persona potrebbe concludere di essere a San Francisco. Maggiori informazioni renderebbero questi confronti ancora più semplici.

I satelliti e i ricevitori GPS utilizzano la trilaterazione tridimensionale poiché non misurano distanze piatte, ma distanze dai satelliti verso terra. La maggior parte delle persone si trova nel raggio di ricezione di almeno tre ricevitori GPS in qualsiasi momento, e questo aiuta a identificare specificamente dove si trovano. La massima precisione si ottiene quando i ricevitori GPS possono raggiungere almeno quattro satelliti.

I ricevitori GPS misurano la distanza misurando il tempo impiegato da un segnale per raggiungere un determinato satellite. Normalmente, per ottenere la massima precisione, sia il ricevitore GPS che il satellite richiedono orologi atomici per la massima precisione. Tuttavia, gli orologi atomici sono estremamente costosi. Quindi solo il satellite è dotato di un orologio atomico. I ricevitori GPS hanno un orologio al quarzo che si ripristina in base alle letture satellitari di un orologio atomico.

Alcune imprecisioni si verificano nei ricevitori GPS perché si basano sul presupposto che le onde radio viaggeranno tutte alla stessa velocità. Questo non è il caso. Nelle città, le onde radio possono rimbalzare sui grattacieli e distorcere i risultati. Una delle soluzioni per questo è avere stazioni GPS fisse sulla terra in grado di guardare i risultati GPS e risolvere problemi noti.

Vengono apportate continue modifiche ai più recenti ricevitori GPS per captare i segnali di più satelliti e tenere conto delle piccole modifiche che potrebbero influenzare le misurazioni. Tuttavia, con i ricevitori GPS siamo sulla buona strada per metterci nella condizione di non perdersi mai più.