Precisione GPS e fonti di errore

10/mag/2011 11.03.04 flavio4 Contatta l'autore

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I sistemi GPS (Global Positioning System) sono in grado di fornire, con precisione quasi assoluta, informazioni sul luogo in cui vi trovate, sulla sua altitudine e sulla velocità a cui state viaggiando. Il sistema possiede tuttavia delle fonti di errore intrinseco che devono essere prese in considerazione quando un ricevitore legge i segnali GPS provenienti dalla costellazione di satelliti posta al di sopra delle nostre teste.

Per i GPS auto la principale fonte di errore è rappresentata dall’imprecisione del rilevamento dei tempi da parte dell’orologio del ricevitore. I segnali radio a microonde che provengono da almeno tre satelliti viaggiando alla velocità della luce vengono utilizzati dal computer interno del ricevitore per calcolare posizione, altitudine e velocità.

Discrepanze anche minime tra l’orologio a bordo del ricevitore GPS e l’orario del GPS, il quale sincronizza l’intero sistema GPS, possono far variare i valori calcolati. Questo problema può essere risolto in due modi. La prima soluzione consiste nell’utilizzo di un orologio atomico all’interno di ogni ricevitore, con una spesa pari a 100.000 dollari. In alternativa si potrebbe ricorrere a una formula matematica per rendere conto dell’errore sulla base della modalità di ricezione dei segnali provenienti da tre o più ricevitori, permettendo essenzialmente al ricevitore di resettare il proprio orologio. Quest’ultima soluzione è meno costosa e viene utilizzata dai produttori di navigatori satellitari.

Nei GPS esiste anche una fonte di errore intrinseco associata alla modalità di funzionamento del sistema. I ricevitori GPS analizzano tre segnali provenienti dai satelliti del sistema ed elaborano il tempo impiegato da ogni satellite per raggiungerli. Ciò permette loro di ricorrere alla tecnica della trilaterazione per determinare con esattezza la posizione precisa del ricevitore. I segnali vengono trasmessi dai satelliti ad una velocità specifica.

Sfortunatamente, il dispositivo di rilevamento elettronico presente nei dispositivi GPS standard è caratterizzato da una precisione pari a solo 1 percento di bit time. Ciò equivale a circa 10 bilionesimi di secondo (10 nanosecondi). Considerando che i segnali a microonde dei GPS viaggiano alla velocità della luce, ciò equivale ad un errore di circa 3 metri. Quindi i GPS standard non sono in grado di determinare la posizione con una precisione superiore ai 3 metri. I più sofisticati ricevitori GPS utilizzati dall’esercito sono dieci volte più precisi, fino a 300 millimetri.

Altri errori potrebbero derivare da perturbazioni atmosferiche che distorcono i segnali prima che questi raggiungano un ricevitore. Anche i riflessi dovuti alla presenza di edifici o di altri oggetti solidi di grandi dimensioni possono portare a problemi di imprecisione dei sistemi GPS. Potrebbero inoltre esserci dei problemi riguardanti la precisione di tempi e dati a bordo di un particolare satellite. Questi problemi di accuratezza vengono evitati dai ricevitori GPS, i quali tentano di fare riferimento a più di tre satelliti per ottenere dei dati coerenti.
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