Come funziona la localizzazione satellitare con GPS

Come funziona il segnale GPS sugli smartphone e come avviene la localizzazione dai satelliti per rilevare dove siamo

Un tempo, per orientarci in una città nuova o in una meta del viaggio, dovevamo recarci ad un incrocio stradale e trovare sulla cartina tutte le indicazioni di svolta, altrimenti sarebbe stato impossibile senza altri punti di riferimento. Quei tempi così difficili sono ormai superati, visto che possiamo utilizzare i satelliti GPS per raggiungere qualsiasi meta: basta accendere il nostro smartphone di fiducia per sapere immediatamente dove ci si trova, con le coordinate esatte, utilizzando una delle tante app di navigazione disponibili anche gratuitamente.
Dietro questo miracolo della tecnologia moderna è presente un sistema molto sofisticato che, prima del suo uso quotidiano, era prerogativa dei servizi militari statunitensi: in questo articolo di approfondimento vi mostreremo realmente come funziona il GPS e come si collega ai satelliti per rilevare la posizione precisa in tempo reale.
Nella guida troveremo sia indicazioni di natura teorica sia alcuni validi consigli da applicare su smartphone Android e su iPhone per attivare il GPS, per renderlo più preciso e per risolvere velocemente eventuali problemi di ricezione o di aggancio dei satelliti.

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Cos'è il GPS

Come accaduto per internet la tecnologia GPS è nata per motivi militari, per rendere più semplice l'orientamento dell'esercito in campo straniero. GPS è acronimo di Global Positioning System e rappresenta una rete di 27 satelliti artificiali che orbitano intorno alla Terra.


Di questi 27 satelliti, 24 sono attualmente in uso mentre i tre rimanenti sono di riserva entrando in funzione nel caso uno dei 24 si guasti. In base alla disposizione di questi satelliti, almeno quattro di questi sono visibili nel cielo contemporaneamente, in un dato momento, in qualsiasi parte del mondo.

Insieme ai satelliti in orbita, ci sono anche cinque stazioni di monitoraggio sulla Terra: la stazione master (in Colorado) ed altre quattro stazioni collocate in posti più lontani che sono vicine all'equatore. Queste stazioni raccolgono i dati dai satelliti e li trasmettono alla stazione madre che li interpreta, li aggiusta e li trasmettere indietro ai satelliti GPS. Anche se questo sistema era originariamente inteso per uso militare, gli Stati Uniti hanno aperto il sistema nel 1983 per uso civile ed è grazie a questa concessione che possiamo usare quei satelliti oggi per trovare la strada giusta e viaggiare tranquilli in tutto il mondo.

Come funziona il GPS

Come fanno allora i dispositivi mobili, i navigatori satellitari come il TomTom o il Garmin, le antenne GPS e gli smartphone a sfruttare il sistema GPS per riconoscere esattamente dove ci troviamo? E perché il segnale GPS certe volte non prende?
Un dispositivo che è ricevitore GPS riceve i dati dai satelliti. Ogni satellite dice al navigatore satellitare o al dispositivo quale distanza c'è tra questo ed il satellite stesso. Utilizzando questa distanza il dispositivo GPS calcola posizione, tramite una tecnica di elaborazione geometrica chiamata triangolazione.


In parole povere il funzionamento del GPS è il seguente: immaginando di perdersi in una strada deserta, si può chiamare un amico a Roma e scoprire quanto si è distante da lui, mettiamo 300 Chilometri e si disegna un cerchio. Quindi si chiama un secondo amico a Milano che dice di essere lontano da noi 200 chilometri e disegniamo il secondo cerchio. I due cerchi si intersecano in due punti che, in base ai dati misurati, identificano le possibili posizioni in cui ci troviamo. Se quindi si chiama un terzo amico e lui ti dice che siamo a 100 chilometri da lui, abbiamo il terzo cerchio che si interseca in un solo punto con gli altri due e identifica dove ci troviamo.

Questa tecnica è usata dal ricevitore GPS ed ogni satellite può essere visto come uno degli amici dell'esempio a cui si chiede la distanza. Dal momento che i satelliti girano in uno spazio 3D, che ci si deve immaginare l'intersezione di sfere invece che cerchi.
Le formule sono un po' più complesse ma, grosso modo, questo è il ragionamento. Per avere dati GPS precisi, la maggior parte dei dispositivi GPS tenta di collegarsi ad almeno quattro satelliti. Questo è il motivo principale per cui, a volte, ci vuole molto tempo per rilevare la nostra posizione sulla mappa o sul navigatore.
I numerosi calcoli per compensare il ritardo del segnale tra satelliti e ricevitori è causa di un consumo di energia elevato che provoca, nei cellulari e negli smartphone, un rapido scaricamento della batteria.
Le aziende che hanno disegnato le mappe e le cartine mondiali e che producono i navigatori GPS, tramite dei database, combinano la rilevazione delle coordinate del GPS con la posizione delle strade, delle case, dei negozi e dei luoghi di interesse permettendo a noi di cercare un punto geografico scrivendo la via o la località e non le coordinate come longitudine e latitudine. Il GPS prende sempre, ogni volta che si ha visibilità sul cielo, non quindi nelle gallerie. Se anche andasse via l'elettricità in tutto il mondo, il GPS continuerebbe comunque a funzionare, almeno fino a che quei satelliti saranno attivi li sopra, girando in orbita.

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Come attivare il GPS su Android e iPhone

Per migliorare la ricezione da satelliti GPS è possibile, sugli smartphone Android, abilitare l'A-GPS ossia un sistema di rilevazione basato sulla connessione a internet che scarica dati dai satelliti anche in luoghi chiusi. Per sfruttarlo è sufficiente aprire l'app Impostazioni, portarsi nel menu Localizzazione o Geolocalizzazione e attivare le voci Accesso alla posizione e Alta precisione o simili.


Su iPhone invece possiamo sfruttare il GPS ad alta precisione aprendo l'app Impostazioni, pigiando su Privacy e poi su Servizi di Localizzazione, da cui basterà attivare l'interruttore presente accanto alla voce Servizi di Localizzazione.


In basso troveremo anche le impostazioni per l'utilizzo del GPS per ogni app presente nel dispositivo, così da poter vedere subito quale app può usare direttamente la posizione e chi invece deve chiedere il permesso.

Come migliorare la ricezione del GPS su Android

Se abbiamo dei problemi con la connessione al GPS con Android, possiamo scaricare l'app GPS Fix.


Di quest'app abbiamo parlato in maniera approfondita nel nostro articolo su GPS Fix per migliorare la ricezione GPS su Android per l'esatta posizione.

Conclusioni

Il GPS è probabilmente una delle funzioni che utilizziamo di più senza accorgercene: esso ci permette di raggiungere qualsiasi meta pagando solamente i costi di connessione o consumando una piccola parte dei GB a disposizione nella nostra offerta per smartphone, anche grazie alla diffusione di ottime app per la navigazione per Android e per iPhone.

Se cerchiamo le migliori app per navigare con il GPS su smartphone, vi invitiamo a leggere le nostre guide ai Navigatori GPS con mappe offline gratis per Android, alternative a Google Maps e Migliori app navigatori GPS per iPhone alternativi a Apple Maps.