La trilaterazione è una tecnica matematica utilizzata da un dispositivo del sistema di posizionamento globale (GPS) per determinare la posizione, la velocità e l'elevazione dell'utente. Ricevendo e analizzando costantemente i segnali radio provenienti da più satelliti GPS e applicando la geometria di cerchi, sfere e triangoli, un dispositivo GPS è in grado di calcolare la distanza o l'intervallo preciso per ciascun satellite monitorato.
Come funziona la trilaterazione
La trilaterazione è una versione sofisticata della triangolazione, sebbene non utilizzi la misurazione degli angoli nei suoi calcoli. I dati di un singolo satellite forniscono una posizione generale di un punto all'interno di una grande area circolare sulla superficie terrestre. L'aggiunta di dati da un secondo satellite consente al GPS di restringere la posizione specifica di quel punto fino a una regione in cui le due aree di dati satellitari si sovrappongono. L'aggiunta di dati da un terzo satellite fornisce una posizione precisa del punto sulla superficie terrestre.
Tutti i dispositivi GPS richiedono tre satelliti per un calcolo accurato della posizione. I dati di un quarto satellite, o anche di più di quattro satelliti, migliorano ulteriormente la precisione della posizione del punto e consentono anche di calcolare fattori quali l'elevazione o, nel caso di velivoli, l'altitudine. I ricevitori GPS tracciano regolarmente da quattro a sette satelliti simultaneamente e usano la trilaterazione per analizzare le informazioni.
Satelliti GPS
Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti mantiene i 24 satelliti che trasmettono dati in tutto il mondo. Il tuo dispositivo GPS può rimanere in contatto con almeno quattro satelliti, indipendentemente dalla tua posizione sulla Terra, anche nelle aree boschive o nelle principali metropoli con edifici alti. Ogni satellite orbita attorno alla Terra due volte al giorno, inviando regolarmente segnali alla Terra da un'altitudine di circa 12.500 miglia. I satelliti funzionano a energia solare e dispongono di batterie di riserva.
Quando un GPS fallisce
Quando un navigatore GPS riceve dati satellitari insufficienti perché non è in grado di tracciare un numero sufficiente di satelliti, la trilaterazione non riesce. Ostruzioni come grandi edifici o montagne possono anche bloccare segnali satellitari deboli e impedire il calcolo accurato della posizione. Il dispositivo GPS avviserà l'utente in qualche modo che non è in grado di fornire informazioni sulla posizione corrette.
Anche i satelliti potrebbero fallire temporaneamente. I segnali possono muoversi troppo lentamente a causa di fattori nella troposfera e nella ionosfera, per esempio. I segnali potrebbero anche eseguire il ping di alcune formazioni e strutture sulla Terra, causando un errore di trilaterazione.
Tecnologie e sistemi GPS governativi
Il GPS è stato introdotto nel 1978 con il lancio del primo satellite di posizionamento globale. Fu controllato e utilizzato esclusivamente dal governo degli Stati Uniti fino agli anni '80. L'intera flotta di 24 satelliti attivi controllati dagli Stati Uniti non è stata utilizzata fino al 1994.
Un dispositivo GPS non invia dati ai satelliti. I dispositivi GPS, come gli smartphone dotati della tecnologia, possono anche utilizzare sistemi telefonici, come torri e reti di telefoni cellulari e connessioni Internet per migliorare ulteriormente la precisione della posizione. Quando si utilizzano questi ultimi due sistemi, un dispositivo GPS può inviare dati a questi sistemi.
Poiché il sistema satellitare GPS è di proprietà del governo degli Stati Uniti e può negare o limitare in modo selettivo l'accesso alla rete, altri paesi hanno sviluppato le proprie reti satellitari GPS. Questi includono:
- Il sistema di navigazione satellitare cinese BeiDou
- Sistema globale di navigazione satellitare della Russia (GLONASS)
- Il sistema di posizionamento Galileo dell'Unione europea
- Sistema indiano di navigazione regionale indiano (IRNSS) indiano, noto anche come NAVIC
