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Come funziona il GPS

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Ormai sono anni che utilizzi quotidianamente la tecnologia GPS: quando sei in auto e imposti un percorso sul tuo navigatore satellitare, quando devi trovare una strada in Google Maps o, molto più semplicemente, quando posti qualcosa su Facebook mantenendo attivo il riconoscimento della posizione geografica. Ma ti sei mai chiesto come funziona il GPS e come fa a rilevare sempre (o quasi) la giusta posizione di una persona o di un oggetto? Se la risposta è sì e stai cercando maggiori informazioni su questa straordinaria tecnologia, sappi che sei capitato nel posto giusto al momento giusto!

Di seguito, infatti, ti condurrò nel mondo del GPS, fornendoti tutte le informazioni di cui hai bisogno per comprendere appieno il funzionamento di questo sistema che, ormai, ci accompagna ogni giorno nelle nostre attività lavorative e ludiche. Ti spiegherò, dunque, il significato della sigla GPS, ti accennerò alla storia di questa tecnologia e poi entrerò nel vivo della questione dandoti qualche dettaglio tecnico su questa tecnologia e spiegandoti come avvalertene su smartphone, tablet e computer.

Non ti preoccupare, non hai bisogno di essere un ingegnere aerospaziale o di possedere competenze informatiche di alto livello per comprendere il tutto: ti basterà qualche minuto di tempo libero (il necessario per leggere attentamente questo approfondimento) e, te lo assicuro, al termine della lettura avrai tutto molto chiaro. Detto ciò, non mi resta che augurarti buona lettura e buon divertimento!

Indice

Cos’è il GPS

Come funziona il GPS

Prima di entrare nel merito della questione e spiegarti come funziona il GPS, è bene partire dal principio spiegandoti cosa significa questo termine: GPS è l’acronimo di Global Positioning System e si tratta di un sistema di posizionamento basato sui satelliti in orbita, in grado di fornire la posizione e l’ora esatta a qualsiasi dispositivo dotato di un apposito ricevitore. Funziona in qualsiasi momento e a prescindere dalle condizioni meteorologiche. Per essere più precisi, la definizione completa di questo sistema di posizionamento è NAVSTAR GPS, cioè Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System.

Il sistema GPS, progettato dal Dipartimento della Difesa Statunitense, nasce nel 1973 come successore del sistema Transit per offrire la possibilità ai mezzi militari di orientarsi nello spazio (e nel tempo) in qualsiasi posizione e con qualsiasi condizione meteorologica. Soltanto nel 1991, tuttavia, gli Stati Uniti hanno deciso di aprire l’utilizzo del GPS anche ai civili, ma con alcune limitazioni (che non riguardavano l’uso militare): per questioni di sicurezza, il segnale inviato dai satelliti veniva “alterato” di proposito da un particolare meccanismo, diminuendo l’ordine di precisione della rilevazione dei ricevitori civili – l’errore di rilevazione poteva arrivare fino a 950 metri rispetto alla sua posizione originale.

Nel 2000 tali limitazioni sono state abolite, rendendo la rilevazione per usi civili decisamente più precisa: la rilevazione tramite GPS, ad oggi, garantisce una precisione di 10 o 20 metri rispetto alla posizione reale, sicuramente un bel balzo in avanti rispetto a quanto capitato in passato.

Principalmente, l’intero sistema GPS si compone di tre “parti”, o segmenti, che lavorano insieme per offrire il posizionamento nelle modalità che ti ho indicato in precedenza. Di seguito te li illustro tutti.

  • Segmento spaziale – si tratta della costellazione di satelliti disposta nell’orbita terrestre. In totale, intorno alla terra, orbitano 31 satelliti artificiali (24 sono attivi, altri invece lo diventano in caso di necessità) disposti su 6 piani distinti, che emettono continuamente segnale su due canali differenti: L1 per l’uso civile (SPS),L2 (PPS) per l’uso militare.
  • Segmento di controllo – si tratta della combinazione delle 8 stazioni di controllo dei satelliti (7 operative e una “di riserva”), sparse in punti strategici della Terra, insieme alle 4 antenne terrestri in grado ad inviare a ciascun satellite gli aggiornamenti necessari nel tempo. Il personale all’interno delle stazioni di controllo si occupa della gestione completa dei satelliti, dei segnali e dei servizi.
  • Segmento utente – questo segmento altro non è che l’insieme dei ricevitori GPS presenti sul nostro pianeta, sia militari che civili. In genere, un ricevitore si compone di un piccolo processore per elaborare le operazioni, di un’antenna GPS e di una sorgente di tempo, utile ad effettuare l’operazione di sincronizzazione (te ne parlerò a breve).

La rilevazione della posizione tramite GPS si basa sul principio della trilaterazione: sfruttando i segnali radio generati da tre satelliti e la distanza della Terra da ciascuno di essi, il ricevitore, grazie al tempo di percorrenza dei 3 segnali, è in grado di calcolare il punto del pianeta in cui si trova, con un margine di precisione abbastanza alto, riproducendolo all’occorrenza su una mappa digitale (come ti ho spiegato prima, la localizzazione SPS ha un errore minore di 20 metri rispetto alla posizione reale).

L’orologio a bordo del ricevitore, però, non è preciso quanto quello che si trova a bordo dei 3 satelliti impegnati nella triangolazione, dunque il ricevitore stesso non è in grado di conoscere da subito il momento esatto in cui il segnale è partito: per questo, viene sfruttato il segnale inviato da un quarto satellite, utile a “correggere” l’orologio a bordo del ricevitore e sincronizzarlo con quello satellitare. È questo il motivo per cui, in ogni punto della terra, un ricevitore GPS può ricevere i segnali da almeno 5 satelliti differenti (4 operativi più uno “di scorta”).

Prima di passare oltre, ritengo doveroso fornirti un’altra importante informazione: GPS è il più usato sistema di posizionamento del mondo, ma non è l’unico. Alcune nazioni e continenti, per una serie di motivi (tra cui il fatto che il segmento spaziale e quello di controllo del GPS sono di proprietà degli USA, nazione che potrebbe in teoria vietarne l’utilizzo in qualsiasi momento), hanno creato sistemi di posizionamento alternativi: GLONASS (Russia), BeiDou/Compass (Asia), IRNSS (India) e Galileo (Europa).

A cosa serve il GPS

A cosa serve il GPS

Se hai letto attentamente quanto ti ho detto fino ad ora, hai certamente capito il fine ultimo del GPS: questo sistema è in grado di localizzare qualsiasi oggetto dotato di un ricevitore, in qualsiasi punto della Terra e in qualsiasi momento, a prescindere dalle condizioni meteorologiche.

Come ti ho già spiegato, un ricevitore GPS non è altro che un “chip” dotato di un’antenna, un minuscolo processore e una sorta di orologio in grado di captare il segnale dei satelliti e di rilevare, con le regole che ti ho spiegato poco fa, le coordinate terrestri della sua posizione, riportandole eventualmente su una mappa grazie appositi sistemi, programmi o app.

I primi dispositivi dotati di chip GPS erano dei semplici rilevatori dotati di un piccolo display su cui venivano mostrate le coordinate terrestri. Con il passare del tempo e l’evolversi della tecnologia, è diventato possibile avvalersi di molte categorie di dispositivi per usufruire di questa tecnologia: di seguito te ne elenco alcune.

  • Navigatori per automobili – si tratta di dispositivi generalmente progettati per la sola navigazione tramite la tecnologia GPS. Sono dotati di uno schermo, di un processore, di una memoria RAM e di un chip GPS (oltre che di componenti opzionali come Bluetooth, batteria, WiFi ecc.), e possono mostrare interi itinerari di viaggio personalizzabili, oltre che la posizione attuale, sfruttando mappe di nazioni interi continenti, che possono essere scaricate al bisogno. Se hai bisogno di un navigatore, ti consiglio di far riferimento alla mia guida all’acquisto dedicata.
  • GPS tracker – si tratta di veri e propri “localizzatori”, dotati di un chip GPS, in grado di determinare la posizione dell’oggetto a cui sono collegati o della persona che li indossa, interfacciandosi con appositi programmi per computer o app per smartphone e tablet. Alcuni tracker sono dotati di chip aggiuntivi come WiFi e Bluetooth, altri invece sono talmente piccoli da risultare quasi invisibili: puoi trovarne un’ampia scelta consultando la mia guida ai migliori GPS Tracker.
  • Smartphone, tablet e computer – da diverso tempo, questi dispositivi di uso comune sono dotati di un chip GPS che può essere attivato o disattivato al bisogno e usato, tramite programmi o app dedicate, per molteplici scopi (“trasformare” i device in navigatori satellitari o per localizzarli quando vengono smarriti o rubati, tanto per citare due scenari comuni). Per la precisione, non tutti i computer sono dotati di chip GPS, tuttavia è possibile sfruttare i servizi di localizzazione avvalendosi della connessione a Internet, combinando l’indirizzo IP ottenuto dalla macchina alla posizione del server più vicino, appartenente al gestore a cui è collegato.

Come usare il GPS

Ora che hai appreso le nozioni di base su come funziona il GPS, è arrivato il momento di passare alla pratica e di attivare i sistemi di localizzazione sul tuo smartphone, tablet o computer: di seguito, ti spiegherò come attivare e usare il GPS sui dispositivi Android, su iPhone e iPad e sul computer.

Prima di continuare, però, voglio precisare che i servizi di localizzazione possono essere usati dai programmi e dalle app che ne fanno richiesta, solo a patto che tu conceda loro i permessi di accesso al GPS – sfiorando o cliccando su Consenti o OK all’interno delle finestre di dialogo che ti verranno proposte.

Android

Attivare GPS Android

Disponi di un terminale dotato del sistema operativo Android? Non preoccuparti, attivare il GPS è molto, molto semplice e puoi farlo sia usando l’area di notifica che l’apposito pannello all’interno delle impostazioni.

Dunque, per attivare il GPS in modo pressoché immediato su Android, richiama l’area di notifica sul tuo smartphone o tablet, facendo uno swipe dall’alto dello schermo verso in basso, e sfiora l’icona GPS (o Localizzaz., dipende dal sistema operativo) presente nel pannello che si apre: quando questa si illumina, il GPS è attivo e disponibile per le app e i servizi che desiderano usufruirne.

Non riesci a trovare l’icona del GPS nell’area di notifica di Android? Non preoccuparti, puoi agire allo stesso modo anche tramite i menu del sistema: per prima cosa, sfiora l’icona Impostazioni collocata nella schermata delle app installate sul tuo dispositivo, poi scorri fino a trovare la sezione Personali e sfiora la voce Geolocalizzazione. A questo punto, sposta su ON l’interruttore collocato in alto a destra del pannello proposto e il gioco è fatto.

In alcune versioni personalizzate di Android, ad esempio la MIUI di Xiaomi, il procedimento può cambiare leggermente: in questo caso devi aprire le Impostazioni di Android, recarti nella sezione Sistema & Dispositivo e, da lì, sfiorare le voci Impostazioni AggiuntivePrivacyGeolocalizzazione, dopodiché spostare su Attivato l’interruttore in corrispondenza della voce Accesso alla mia posizione.

Attivare GPS Android - 2

Dal medesimo pannello, puoi attivare anche i servizi di localizzazione ad alta precisione (te ne parlerò tra poco) oppure controllare le app che hanno avuto accesso di recente ai servizi di localizzazione. Non è stato difficile, vero?

iOS

Attivare GPS su iOS

Disponi di un iPhone o di un iPad? Non preoccuparti, attivare o disattivare il GPS è molto semplice! Per prima cosa, fai tap sull’icona Impostazioni residente nella schermata principale del tuo dispositivo e seleziona le voci Privacy Localizzazione dal menu che si apre.

Ora, per “accendere” il GPS, attiva l’interruttore collocato in alto a destra, in corrispondenza della voce Localizzazione e il gioco è fatto! Dal medesimo pannello, puoi attivare o disattivare la condivisione della posizione tramite le app di sistema, oppure revocare il permesso d’accesso alle app installate sul dispositivo.

Computer

Fino a questo momento ti ho parlato di come attivare il GPS su smartphone e tablet. E se ti dicessi che questi servizi possono essere attivati anche da computer desktop e portatili? Sì, si può fare. Prima di spiegarti come, però, devo fare una precisazione importante: non tutti i computer sono dotati di chip GPS, dunque può succedere che la localizzazione venga ottenuta anche sfruttando gli eventuali dispositivi Bluetooth, la connessione WiFi o eventualmente la connessione tramite modem cellulare (ad es. usando le “chiavette Internet 4G“).

Fatta questa doverosa premessa, è il momento di passare all’azione: se utilizzi Windows 10 e vuoi attivare il GPS sul tuo PC, clicca sull’icona a forma di Fumetto collocata in basso a destra dello schermo, accanto all’orologio, e clicca sull’icona Posizione. Se non vedi l’icona in questione, clicca sulla voce Espandi tutto e dovresti vederla comparire.

GPS Windows 10

 

Se invece disponi di un Mac, attiva la localizzazione in questo modo: clicca sull’icona Preferenze di sistema collocata sul Dock, poi sull’icona Sicurezza e Privacy e sulla sezione Privacy, collocata in alto a destra.

A questo punto, sblocca le modifiche cliccando sul pulsante a forma di lucchetto posto in basso a sinistra, inserisci la tua password, pigia sul pulsante Sblocca e apponi il segno di spunta su Abilita “Servizi di localizzazione”. Tramite la medesima schermata, puoi visualizzare tutti i programmi che hanno richiesto e ottenuto l’accesso alla posizione.

Una volta attivato il servizio, puoi accordare ai programmi e/o ai siti Web il permesso di usare il GPS (o la localizzazione tramite WiFi/Bluetooth/modem) cliccando sul pulsante Consenti che compare nelle finestre di conferma proposte dal sistema operativo, o nei pannelli informativi collocati immediatamente sotto la barra degli indirizzi del browser Safari.

Anche browser come Google Chrome dispongono di una funzione per consentire il rilevamento della posizione geografica da parte dei siti e dei servizi Web utilizzati: per procedere, apri il browser di “big G”, pigia sul pulsante ⋮ collocato in alto a destra, seleziona la voce Impostazioni, scorri in fondo alla pagina e clicca sulla voce Avanzate.

Una volta caricata la sezione successiva della pagina, clicca sulla voce Impostazioni contenuti, poi su Posizione, e sposta su Attivato l’interruttore collocato in alto (la voce si trasformerà da BloccataChiedi prima di accedere). Da questo momento in poi, quando un sito desidera accedere alla posizione, viene mostrato un piccolo pannello informativo in alto a sinistra: per accordare l’accesso, è necessario cliccare sul pulsante Consenti.

Come migliorare la ricezione del segnale GPS

Ti ho accennato più volte, in questo approfondimento, di come la localizzazione tramite segnale GPS sia possibile in qualsiasi punto della Terra, in qualsiasi istante e a prescindere dalle condizioni meteorologiche. Tuttavia, poiché i ricevitori GPS si affidano a un segnale satellitare, non sempre la ricezione è ottimale e, in qualche caso, potrebbe essere necessario più tempo per ottenere un risultato accettabile.

Ti ritrovi esattamente in questo caso? Non disperare, non tutto è perduto: esistono delle piccole “dritte” da seguire per migliorare la ricezione del segnale GPS, in particolare su smartphone e tablet. Di seguito ti segnalo quelle più utili.

Come migliorare la ricezione del segnale GPS

  • Eliminare gli ostacoli – per ricevere al meglio il segnale proveniente dai satelliti, è bene che tra la “sorgente” (il cielo) e il ricevitore non vi siano “ostacoli”. Di conseguenza, ti consiglio di usare il GPS puntando il dispositivo dritto al cielo, meglio se all’aperto e in assenza di elementi come soffitti, divisori o altro.
  • Servizi di localizzazione ad alta precisione – se il GPS, da solo, non riesce a fornirti una posizione molto precisa, puoi avvalerti della localizzazione “ad alta precisione”, che sfrutta anche le informazioni ricevute dal WiFi, dalla connessione cellulare e dal Bluetooth. Per attivarla su Android, recati in Impostazioni > Geolocalizzazione, fai tap sulla voce Modalità e imposta il segno di spunta sulla voce Alta precisione. Questo passaggio non è invece necessario su iOS, in cui i servizi ad “alta precisione” sono attivi per impostazione predefinita.
  • Usare un’app – negli store di Android e iOS, sono presenti alcune app che verificano sia da quanti satelliti è possibile ricevere informazioni, dalla posizione corrente, sia la qualità del segnale ricevuto, così da permetterti di trovare la posizione ottimale per raggiungere il tuo obiettivo. A tal proposito, ti segnalo le app GPS Test per Android e GPS Status per iOS.
  • Utilizzare un’antenna esterna – se hai bisogno di usare il GPS in un posto impervio, e il tuo dispositivo proprio non riesce ad agganciarsi al segnale, potresti avvalerti di un’antenna GPS esterna. Ne esistono di diversi tipi e con diverse modalità di connessione, a seconda del dispositivo a cui sono dedicate (navigatore satellitare, smartphone/tablet, computer, ecc.).
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Ora che conosci tutte le informazioni necessarie sul GPS, puoi finalmente avvalerti di questa tecnologia con la consapevolezza di come questa funzioni. Prima di concludere, però, voglio darti un consiglio: non pensare che il GPS serva soltanto alla “navigazione”, poiché questo piccolo chip può tornarti utile anche in caso il tuo dispositivo venisse smarrito o rubato: se il GPS è attivo, esiste la possibilità di localizzare il dispositivo prima che venga spento o di conoscerne l’ultima posizione. Ti ho parlato nel dettaglio di questo aspetto nelle mie guide su come localizzare GPS e come rintracciare un cellulare rubato: ti consiglio di leggerle con attenzione.