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{{Nota disambigua|altre voci che possono riferirsi alla stessa combinazione di 3 caratteri|[[GPS (disambigua)]]|GPS}}

Il '''Global Positioning System''' (abbreviato in '''GPS''', a sua volta abbreviazione di '''NAVSTAR GPS''', acronimo di '''NAVigation System Time And Ranging Global Position System'''), è un sistema di posizionamento su base satellitare, a copertura globale e continua, gestito dal [[United States Department of Defense|dipartimento della difesa]] statunitense.

[[Immagine:GPS Satellite NASA art-iif.jpg|thumb|right|Satellite GPS]]

==Storia del GPS==

Nel [[1991]] gli [[Stati Uniti d'America|USA]] aprirono al mondo il servizio con il nome '''SPS''' (''[[Standard Positioning System]]''), con specifiche differenziate da quello militare denominato '''PPS''' (''[[Precision Positioning System]]''). In pratica veniva introdotta la cosiddetta ''[[Selective Availability]]'' ('''SA''') che introduceva errori intenzionali nei segnali satellitari allo scopo di ridurre l'accuratezza della rilevazione, consentendo precisioni solo nell'ordine di 100-150 m.

Il GPS è stato creato in sostituzione del precedente sistema, il ''[[Transit]]'', quando gli USA, rinunciando alla ''Selective Availability'', hanno reso il primo accurato quanto il secondo, supportandolo con una rete di 24 [[Satellite artificiale|satelliti artificiali]], .

La degradazione del segnale è stata disabilitata dal mese di [[maggio]] [[2000]], grazie a un decreto del [[Presidente degli Stati Uniti]] [[Bill Clinton]], mettendo così a disposizione la precisione attuale di circa 10-20 m. Nei modelli per uso civile è presente un dispositivo che inibisce il funzionamento ad altezze e velocità superiori a certi valori, per impedirne il montaggio su [[Missile|missili]] improvvisati.

L'[[Unione Europea|UE]] ha in progetto il completamento di una propria rete di satelliti, il ''[[Sistema di posizionamento Galileo]]'', per scopi civili, fra i quali il GPS. Questo progetto ha un'evidente valenza strategica in quanto la rete americana è proprietà dei soli [[Stati Uniti d'America]] ed è gestita da autorità militari, che, in particolari condizioni, potrebbero decidere discrezionalmente e unilateralmente di ridurre la precisione o bloccare selettivamente l'accesso al sistema; la condivisione dell'investimento e della proprietà da parte degli stati utilizzatori garantisce continuità, accessibilità e interoperabilità del servizio.

==Funzionamento del sistema==

Il sistema di navigazione si articola nelle seguenti componenti:

* un complesso di 24 satelliti, di cui 3 non attivi.

* una rete di stazioni di tracciamento (''tracking station'')

* un centro di calcolo (''computing station'')

* due stazioni di soccorrimento (''injection stations'')

* un ricevitore GPS

===Satelliti===

Sono disposti su orbite inclinate di 55° rispetto al piano equatoriale (quindi non coprono le zone polari) a forma di [[ellissi]] a bassa eccentricità. La loro quota è di 20 200 km. Ciascun satellite emette sulle frequenze di 1,2 e 1,5 GHz derivate da un unico oscillatore ad alta stabilità. Lo scopo della doppia frequenza è quello di eliminare l'errore dovuto alla rifrazione atmosferica. Su queste frequenze portanti, [[Modulazione di fase|modulate in fase]], vengono emessi i messaggi di [[effemeride]], ciascuno della durate di due minuti; essi iniziano e terminano ai minuti pari interi del [[Greenwich Mean Time|GMT]].

Questi messaggi di effemeride contengono il segnale orario e i parametri orbitali del satellite.

In tal modo il ricevitore GPS, mentre effettua il conteggio [[doppler]], riceve i parametri dell'orbita da cui deriva la posizione del satellite: viene così a disporre di tutti gli elementi necessari a definire nello spazio la superficie di posizione.

===Stazioni di tracciamento e centro di calcolo===

Il tracciamento dei satelliti comprende tutte quelle operazioni atte a determinare i parametri dell'orbita.

A ciò provvedono 4 stazioni principali dette appunto di tracciamento (''main tracking stations'') e un centro di calcolo (''computing center''), tutti situati in territorio USA, ed in particolare a [[Wahiova]] ([[Hawai]]), [[Point Mogu]] ([[California]]), [[Prospect Harbur]] ([[Maine]]) e [[Rosemount]] ([[Minnesota]]). Point Mogu è anche sede del centro di calcolo.

Ogni volta che ciascun satellite nel suo moto orbitale sorvola il territorio americano le stazioni di tracciamento ne registrano i dati [[doppler]] che vengono avviati al centro di calcolo e qui valorizzati per la determinazione dei parametri orbitali. Per risolvere questo problema è stato necessario venire in possesso di un fedele modello matematico del campo gravitazionale terrestre. La costruzione di questo modello è stato uno dei problemi di più ardua soluzione nello sviluppo del progetto Transit da cui è derivato l'attuale Navstar. I risultati di questa indagine sul campo gravitazionale terrestre, che sono di vasta portata dal punto di vista geodetico, possono riassumersi in una immagine del globo nella quale vengono riportate le linee di eguale scostamento del [[Geoide]] (LMM) dall'[[ellissoide]] di riferimento APL.

===Stazioni di soccorrimento===

I parametri orbitali di ciascun satellite, appena determinati presso il centro di calcolo, sono riuniti in un messaggio che viene inoltrato al satellite interessato mediante una delle stazioni di soccorrimento. Il satellite registra i parametri ricevuti nella sua memoria e li reirradia agli utenti.

===Ricevitore GPS===

[[Immagine:posizionamento_gps.png|thumb|200px|right|Intersecando tre circonferenze il cui raggio è la distanza dal satellite (che conosciamo) con la superficie terrestre si può individuare un punto su di essa]]

Il principio di funzionamento si basa su un metodo di posizionamento sferico, che consiste nel misurare il tempo impiegato da un segnale radio a percorrere la distanza satellite-ricevitore. Conoscendo il tempo impiegato dal segnale per giungere al ricevitore e l'esatta posizione di almeno 3 satelliti per avere una posizione 2D (bidimensionale), e 4 per avere una posizione 3D (tridimensionale), è possibile determinare la posizione nello spazio del ricevitore stesso. Tale procedimento, chiamato [[trilaterazione]], utilizza solo informazioni di distanza ed è simile alla [[triangolazione]], dal quale tuttavia si differenzia per il fatto di fare a meno di informazioni riguardanti gli angoli.

La precisione può essere ulteriormente incrementata grazie all'uso di sistemi come il [[WAAS]] ([[Stati Uniti d'America|statunitense]]) o l'[[EGNOS]] ([[Europa|europeo]]), perfettamente compatibili tra di loro. Consistono in uno o due satelliti geostazionari che inviano dei segnali di correzione. La modalità Differential-GPS (DGPS) utilizza un collegamento radio per ricevere dati DGPS da una stazione di terra e ottenere un errore sulla posizione di un paio di metri. La modalità DGPS-IP sfrutta, anziché onde radio, la rete [[Internet]] per l'invio di informazioni di correzione.

Esistono in commercio ricevitori GPS ("esterni"), interfacciabili mediante porta [[Universal Serial Bus|USB]] o connessioni senza fili come il [[Bluetooth]], che consentono di realizzare navigatori GPS su vari dispositivi: palmari, PC, computer portatili, e, se dotati di sufficiente memoria, anche telefoni cellulari. Per la navigazione esistono software appositi, proprietari o ''[[open source]]'' che utilizzano una [[cartografia]], anch'essa pubblica o proprietaria.

{{-}}

==GPS e Teoria della Relatività==

[[Immagine:GPS Receiver CompactFlash.jpg|thumb|right|Scheda GPS per [[palmare]]]]

Gli orologi satellitari sono affetti dalle conseguenze della [[Teoria della Relatività]]. Infatti, a causa degli effetti combinati della velocità relativa, che rallenta il tempo sul satellite di circa 7 microsecondi al giorno, e della minore [[Curvatura#La curvatura dello spazio fisico e la gravità|curvatura]] dello [[spaziotempo]] a livello dell'orbita del satellite, che lo accelera di 45 microsecondi, il tempo sul satellite scorre ad un ritmo leggermente più veloce che a terra, causando un anticipo di circa 38 microsecondi al giorno, e rendendo necessaria una correzione automatica da parte dell'elettronica di bordo. Questa osservazione fornisce un'ulteriore prova dell'esattezza della teoria in un'applicazione del mondo reale. L'effetto relativistico rilevato è infatti esattamente corrispondente a quello calcolabile teoricamente, almeno nei limiti di accuratezza forniti dagli strumenti di misura attualmente disponibili.

{{-}}

==Il GPS nell'utilizzo quotidiano==

I moderni ricevitori GPS hanno raggiunto dei costi molto contenuti. Dopo il telefono cellulare stiamo assistendo alla diffusione di un nuovo ''cult'': quello del navigatore satellitare personale. Il mercato offre ormai soluzioni a basso costo per tutti gli impieghi e per tutte le tasche che si rivelano efficaci non soltanto per la navigazione satellitare in sé e per sé, ma anche per usi civili, per il monitoraggio dei servizi mobili e per il controllo del territorio.

Esistono varie soluzioni:

* '''Integrate''': sono dispositivi portatili All-in-One che incorporano un ricevitore GPS, un display LCD, un altoparlante, il processore che esegue le istruzioni, date solitamente da un sistema operativo proprietario, uno slot per schede di memoria ove memorizzare la cartografia.

* '''Ibride''': sono dispositivi portatili (PC, Palmari, SmartPhone) che, nati per scopi diversi, sono rendesi adatti alla navigazione satellitare attraverso il collegamento di un ricevitore GPS esterno (Bluetooth o via cavo) e l'adozione di un software dedicato, in grado di gestire la cartografia.

Con la diffusione capillare dei sistemi GPS, e il conseguente abbattimento dei costi dei ricevitori, molti produttori di [[Telefono cellulare|telefoni cellulari]] hanno cercato di inserire un modulo GPS all'interno dei loro prodotti, aprendosi quindi al nuovo mercato dei servizi [[LBS]] (''Location Base Services'', servizi basati sul posizionamento). Tali servizi vengono sempre più sfruttati per offrire anche sul web dei servizi molto utili. Il motore di ricerca hotel Scoobit.com ad esempio, grazie a questa tecnologia, è in grado di trovare tutti gli hotel che esistono entro 20km da una qualunque via o piazza italiana. Tuttavia, la relativa lentezza con cui un terminale GPS acquisisce la propria posizione al momento dell'accensione (in media, tra i 45 e i 90 secondi), dovuta alla necessità di cercare i satelliti in vista, ed il conseguente notevole impegno di risorse [[hardware]] ed energetiche, ha frenato in un primo momento questo tipo di abbinamento. Negli ultimi anni, però, è stato introdotto in questo tipo di telefoni il sistema [[Assisted GPS]], detto anche "A-GPS", con cui è possibile ovviare a tali problemi: si fanno pervenire al terminale GPS, attraverso la rete di telefonia mobile, le informazioni sui satelliti visibili dalla cella a cui l'utente è agganciato. In questo modo un telefono A-GPS può in pochi secondi ricavare la propria posizione iniziale, in quanto si assume che i satelliti in vista dalla cella siano gli stessi visibili dai terminali sotto la sua copertura radio. Tale sistema è molto utile anche come servizio d'emergenza, ad esempio per localizzare mezzi o persone ferite in seguito ad un incidente.

==Voci correlate==

* [[Coordinate geografiche]]

* [[Sistema di posizionamento Galileo]]

* [[GLONASS]]

* [[EGM96]]

* [[WGS84]]

* [[Assisted GPS]]

* [[Aviaconversiya]]

* [[OpenStreetMap]]

* [[Pseudolite]]

==Collegamenti esterni==

* [http://www.poigps.com Poigps] Sito di riferimento per gli appassionati di Navigatori Satellitari che contiene la più grande raccolta italiana di Punti d'Interesse (PDI).

* [http://wiki.poigps.com wiki Poigps] wiki in cui viene trattato tutto ciò che riguarda i navigatori satellitari, dall'installazione degli autovelox ai consigli di chi ha provato i vari tipi di navigatori.

* {{en}}[http://home-2.worldonline.nl/~samsvl/ Tutto sul GPS]: Dall'[[hardware]] ai [[calcolo|calcoli]] a mano!

* [http://www.giscover.com/ GPS Tours, Tracks and Waypoints] — GIScover.com, il punto d’incontro per tutti gli appassionati di viaggi itineranti e di attività outdoor, dedicato allo scambio di percorsi GPS e waypoints.

* [http://www.gpsnews.it Gps News] Novità, recensioni, articoli dal mondo dei navigatori satellitari e dispositivi Gps

* [http://abtechno.org/index.php/2007/01/20/tua_posizione_gps_su_google_earth La tua posizione GPS in tempo reale su Google Earth]

* [http://trovami.altervista.org/index.php?page=track Visualizzatore su Googlemaps] di percorsi registrati con il GPS

[[Categoria:Reti satellitari]]

[[Categoria:Topografia]]

[[Categoria:Radionavigazione]]

{{Link AdQ|bg}}

[[af:GPS]]

[[bg:Глобална система за позициониране]]

[[bs:GPS]]

[[ca:Sistema de posicionament global]]

[[cs:Global Positioning System]]

[[da:Global Positioning System]]

[[de:Global Positioning System]]

[[el:Global Positioning System]]

[[en:Global Positioning System]]

[[eo:Tutmonda loktrova sistemo]]

[[es:Sistema de posicionamiento global]]

[[et:GPS]]

[[eu:GPS]]

[[fa:سامانه موقعیت‌یاب جهانی]]

[[fi:GPS]]

[[fr:Global Positioning System]]

[[he:GPS]]

[[hu:GPS]]

[[id:Global Positioning System]]

[[is:Global Positioning System]]

[[ja:グローバル・ポジショニング・システム]]

[[ko:GPS]]

[[lb:Global Positioning System]]

[[lt:GPS]]

[[lv:Globālā pozicionēšanas sistēma]]

[[ms:Sistem Kedudukan Sejagat]]

[[nl:Global Positioning System]]

[[no:Global Positioning System]]

[[nrm:Pliaich'chie globale à satellite]]

[[pl:Global Positioning System]]

[[pt:Sistema de Posicionamento Global]]

[[ro:Global Positioning System]]

[[ru:Спутниковая система навигации]]

[[sh:Globalni pozicioni sistem]]

[[sk:Global Positioning System]]

[[sl:GPS]]

[[sq:GPS]]

[[sr:Globalni pozicioni sistem]]

[[sv:GPS]]

[[ta:பூமியில் இடத்தைக் காட்டும் கருவி]]

[[th:จีพีเอส]]

[[tr:GPS]]

[[uk:GPS]]

[[vi:Hệ thống định vị toàn cầu]]

[[yi:GPS]]

[[zh:全球定位系统]]