Mobit

NAVIGAZIONE SATELLITARE GPS   TRASMISSIONE DATI VIA GSM/GPRS   BLUETOOTH   MICROPERIFERICHE   TECNOLOGIE   LISTINO   COME CONTATTARCI   SITI CONSIGLIATI

Note sulla precisione del rilievo altimetrico del GPS

A cura di Roger Stewart – Mobit srl

Spesso gli utenti di GPS si chiedono quanto sia precisa o affidabile l’indicazione di altitudine di un ricevitore GPS.

Talvolta sospettano addirittura che il loro apparato sia difettoso, quando si accorgono che  - da fermi - di momento in momento l’indicazione di altitudine varia.

Purtroppo, tale comportamento del ricevitore è normale.

La precisione verticale (altitudine) del GPS è notevolmente peggiore rispetto alla precisione orizzontale, per la stessa natura tecnica del sistema GPS.

I motivi sono da ricercarsi nella geometria dei satelliti ricevuti.  Ricordiamo che i satelliti sono orbitanti (non geostazionari) e che la loro disposizione cambia in continuazione.

Un ricevitore GPS calcola la propria posizione in base alle posizioni relative dei satelliti ricevuti.  Il calcolo completo richiede la ricezione di quattro satelliti.  La disposizione nello spazio di quei quattro satelliti determina, in buona parte, la precisione del rilievo di posizione.

Analizziamo, per un momento, la disposizione più favorevole per la massima precisione orizzontale.  Il caso più favorevole è quello in cui i quattro satelliti utilizzati per il calcolo si trovano tutti a 45° sopra l’orizzonte apparente e sono spaziati tra di loro a 90°, come per esempio, proprio nei punti cardinali (N, S, E ed O).  E’ evidente che in questo caso i quattro satelliti si trovano su un unico piano.  La distanza da ciascun satellite è identica.  Errori di temporizzazione interna del ricevitore (ritardi o anticipi del clock interno) influenzano in ugual misura il calcolo basato sul segnale di ciascun satellite.  Tali errori determinano una “percezione” da parte del ricevitore di essere, quindi, più alto o più basso, ma sempre equidistante dai quattro satelliti e quindi il calcolo individua un singolo punto proiettato sul “piano” della terra.

Anche gli errori dovuti a variazioni di propagazione del segnale nell’atmosfera hanno spesso un effetto simile e comunque il ricevitore non riesce a compensare tali errori perché, nel nostro esempio, i satelliti di riferimento sono su un piano.  In realtà ciò non accade, ma il ricevitore ricerca sempre una disposizione di satelliti più valida possibile, privilegiando la precisione orizzontale.

La disposizione ottimale per il rilievo dell’altitudine, è quella in cui i quattro satelliti sono disposti ai vertici di un tetraedro col centro coincidente col centro della Terra.  Sebbene ottimale in teoria, in pratica è assolutamente negativa per la propagazione dei segnali radio, che sarebbero mascherati da molti dei satelliti.  E’ intuitivo che i satelliti debbano trovarsi sopra l’orizzonte.

Analizziamo, quindi un altro caso teorico.  Un satellite si trova allo zenit (direttamente sulla verticale del ricevitore) e gli altri tre, spaziati di 120° tra di loro, si trovano all’orizzonte.  Questa disposizione ci dà un buon grado di precisione orizzontale (dai tre all’orizzonte) ma il nostro dato verticale (riferito al piano individuato dai tre) dipende interamente dal singolo satellite allo zenit, che non può quindi essere raffrontato con gli altri.

In mezzo alle tre disposizioni teoriche di cui abbiamo discusso, sono le infinite variazioni in cui, pur con quattro satelliti ricevuti, abbiamo contemporaneamente una buona geometria orizzontale e verticale.  Immaginiamo, per esempio, un satellite vicino allo zenit, uno a 45° di elevazione esattamente a Nord, uno a Sud Est vicino all’orizzonte e uno a Sud Ovest a 70° di elevazione.  Dei 24 satelliti della costellazione GPS, salvo ostacoli, è spesso possibile trovare disposizioni valide come questo, quindi valide sia per l’altitudine che per il posizionamento orizzontale.

I singoli ricevitori implementano diversi algoritmi per scegliere il gruppo di satelliti migliore per i calcoli posizionali.  Praticamente tutti privilegiano la precisione orizzontale.

Inoltre, la terra non è una sfera, ed il modello matematico (datum) contenuto nei ricevitori compensa solo in parte le irregolarità della superficie terrestre.

Per complicare le cose, occorre anche tener conto del fatto che i ricevitori spesso non sono in grado di ricevere satelliti sotto i 15° di elevazione perché il segnale deve attraversare una distanza molto elevata dell’atmosfera e ne viene troppo indebolito e degradato.

Il tutto senza tener conto di ostacoli naturali (montagne, alberi) ed artificiali (edifici) che ulteriormente mascherano le parti “basse” della volta celeste, di limitazioni date dalla posizione dell’antenna (sul cruscotto di un’auto, mascherato dal tetto, o più semplicemente dalla testa della persona che tiene il ricevitore palmare in mano) e dalle qualità intrinseche di sensibilità direzionale dell’antenna stessa.

E’ chiaro, quindi, che potendo “spaziare” per 360° in senso orizzontale e solo – per ben che vada) di 150° in senso verticale, la precisione verticale sarà sempre minore di quella orizzontale.

   NAVIGAZIONE SATELLITARE GPS   TRASMISSIONE DATI VIA GSM   BLUETOOTH   MICROPERIFERICHE   VISIONE NOTTURNA   TECNOLOGIE   LISTINO   COME CONTATTARCI   SITI CONSIGLIATI 

Il nostro numero di telefono è: 0226708194
Il nostro numero di fax è: 0226708818
Il nostro indirizzo di posta elettronica è: mobit@tin.it
Il nostro indirizzo è: via Luigi Galvani 20 - 20093 Cologno Monzese (MI) Italia/Italy
Le nostre coordinate sono: N 45°31.476' - E 009°17.213'