Investigatore Privato Roma

AGENZIA INVESTIGATIVA ROMA - ITALIA 93 VELLETRI
PROVENIENZA ARMA CARABINIERI

DATI GENERALI SISTEMA GPS

Agenzia Investigativa ITALIA 93

Investigatore Privato

Provenienza Arma Carabinieri


Il sistema di navigazione Gps (Global Positioning System) 




noto anche con il nome di NAVSTAR, fu concepito dal Ministero della Difesa degli USA come mezzo efficace per determinare con grande precisione le coordinate geografiche di un punto, in cui e' posto il ricevitore dei segnali. 



Il sistema funziona su tutto il pianeta e oltre ad un'accurata definizione della posizione geografica, permette di ottenere un campione di tempo molto preciso. 



Le applicazioni del sistema GPS furono inizialmente limitate al campo militare, successivamente il segnale emesso dai satelliti NAVSTAR fu reso accessibile, seppure con qualche limitazione nella precisione ottenibile nelle misure, anche per gli usi civili. Il fatto che il segnale sia disponibile 24 ore su 24 in ogni angolo del pianeta e la progressiva riduzione dei costi e delle dimensioni fisiche dei ricevitori hanno reso il sistema GPS molto usato soprattutto nella navigazione. 



Dal punto di vista scientifico e tecnico, il sistema GPS viene utilizzato sia nel campo della Geodesia a grande scala sia per il rilievo topografico. Proprio dalle applicazioni topografiche e' venuta l'idea di sperimentare i sistemi GPS anche nel campo della rilevazione planimetrica e topografica ai fini dello studio dei siti rilevanti dal punto di vista archeoastronomico. 



Prima di andare oltre e necessario spendere qualche parola per descrivere il funzionamento del sistema GPS. Il sistema GPS si compone di tre parti: il segmento spaziale, il centro di controllo e i ricevitori. Il segmento spaziale e' costituito dalla costellazione di 24 satelliti, piu' 8 di riserva, posti in un orbita circolare a circa 20.200 km di quota i quali compiono una rivoluzione orbitale in 12 ore. I piani orbitali su cui ruotano i satelliti sono sei, sfasati di 60 gradi tra loro e inclinati di circa 55 gradi rispetto al piano equatoriale della Terra. 



Questa peculiare distribuzione delle orbite e dei satelliti in ciascuna orbita non e' stata scelta a caso, ma con il preciso obbiettivo di far si che in ogni punto del pianeta sia sempre possibile ricevere i segnali di un numero di satelliti compreso tra 5 e 8. 



Ciascuno dei satelliti Gps in orbita trasmette in continuazione due portanti a radiofrequenza. La portante L1, a 1575,42 MHz, trasporta il segnale per la localizzazione grossolana ("coarse acquisition") e il segnale di tempo, in UTC, la portante L2, a 1227,60 MHz, trasporta il segnale per la localizzazione di precisione. 



Le due portanti sono modulate in fase utilizzando tre diversi codici, quello detto C/A, che serve per la localizzazione grossolana, quindi per gli usi civili, quello detto P, che serve per la localizzazione precisa e che e' di uso quasi esclusivamente riservato ai militari. 



La portante L1 viene modulata con un clock a 10,23 MHz da un segnale utile alla localizzazione precisa (codice P) e da un segnale a 1,023 MHz utile per la localizzazione grossolana (codice C/A). A ciascuno dei due segnali modulanti binari vengono sommati i dati per la navigazione, che vengono comandati dal centro di controllo a terra. 



Ogni satellite ha un codice di modulazione univoco, diverso da quello di tutti gli altri, in modo che il ricevitore possa distinguere i vari segnali trasmessi sulla stessa frequenza da tutti i satelliti e riconoscere il satellite che l'ha prodotto. I ricevitori commerciali sono in genere costruiti per ricevere solamente il segnale L1, quindi decodificare il solo codice C/A, mentre i ricevitori per uso militare, o per applicazioni topografiche di alta precisione, ricevono entrambi i segnali L1 ed L2 e possono decodificare sia il codice C/A, sia il codice P. 



Il Dipartimento della Difesa del Governo statunitense (DOD) ha intenzionalmente degradato la precisione ottenibile utilizzando il codice C/A, in quanto (a loro dire) nonostante fosse stato pensato per usi civili, la sua precisione era ancora sufficentemente elevata da consentire ad eventuali organizzazioni terroristiche di indirizzare con successo armi teleguidate su obbiettivi americani, per cui le applicazioni civili non possono sfruttare appieno tutta la precisione teoricamente ottenibile dal sistema GPS.



Tale restrizione e' indicata anche la sigla SA (Selective Availability) e consiste nell'aggiungere al segnale emesso dai vari satelliti un errore pseudocasuale che provoca una diminuzione della precisione nella localizzazione del ricevitore. 



In realta', mediante tecniche differenziali correggendo i segnali in arrivo mediante dei dati di riferimento trasmessi via radio da una serie di stazioni distribuite su tutto il pianeta, e' possibile ottenere anche con le apparecchiature civili delle precisioni di localizzazione addirittura piu' elevate di quelle garantite dalla ricezione del solo codice C/A.



Un'altra via per migliorare la precisione e' quella di trattare i segnali in arrivo con particolari algoritmi matematici che permettono di rimuovere la maggiore parte dell'errore introdotto dalla disponibilità' Selettiva. La posizione del ricevitore e' ottenibile nel momento in cui sono disponibili i segnali provenienti da un minimo di 4 satelliti. 



I ricevitori di basso costo utilizzano nei calcoli di posizione i quattro satelliti la cui posizione in cielo e' la piu' favorevole in quel momento, mentre i ricevitori di qualita' superiore (raccomandati per il rilievo destinato allo studio archeoastronomico) eseguono i calcoli tenendo conto di tutti i satelliti "visibili" in quel momento. In piu', i ricevitori di buona qualita' eseguono il calcolo della posizione in meno di 1 minuto secondo, quindi lasciando acquisire il ricevitore per alcuni minuti e' possibile mediare tutte le determinazioni di posizione ottenute, migliorando considerevolmente la posizione calcolata. 



In casi particolarmente favorevoli, (8 satelliti disponibili e cielo non oscurato da palazzi o montagne o alberi di alto fusto) chi scrive ha ottenuto una posizione con un errore inferiore ad 1 metro rispetto al vero, con una media di 300 conteggi, con il solo uso del codice C/A. Ovviamente con ricevitori che analizzano entrambe le portanti L1 e L2, la precisione arriva al centimetro, ma i costi delle apparecchiature sono ancora decisamente elevati. 



Abbiamo parlato dei satelliti americani, ma ci sono anche i Russi con i loro. 


Il loro sistema con i suoi 24 satelliti e' stato completato nel 1996 e si chiama GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System). Il GPS e il GLONASS sono sistemi molto simili tra loro, ma esistono alcune differenze molto significative per gli usi scientifici, Le orbite dei due tipi di satellite sono molto simili, i satelliti NAVSTAR ruotano su 6 piani, 4 per ogni piano i GLONASS invece usano 3 piani, con 8 satelliti su ognuno di essi. 



L'inclinazione dei piani orbitali GLONASS e' leggermente superiore (64.8 gradi) rispetto a quella dei NAVSTAR (55 gradi). Le orbite sono in entrambi i casi circolari, con raggio analogo (GPS: 26.560 Km, GLONASS: 25.510 Km), sia il GPS sia il GLONASS funzionano con lo stesso principio, ma il GLONASS non ha nessun degrado della precisione artificialmente introdotto e nemmeno crittografia dei segnali, per cui disponendo di un ricevitore capace di ricevere i segnali emessi da entrambe le costellazioni e di eseguire il calcolo della posizione usando tutti i satelliti disponibili si riescono ad ottenere accuratezze molto piu' elevate di quelle ottenibili con il solo sistema GPS. Ad esempio un tipico ricevitore differenziale di precisione per GPS necessita di circa 30-40 minuti per arrivare alla precisione centimetrica, da 5 a 15 minuti di acquisizione.




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