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Come funziona il GPS?

TomTom Education

La scienza dietro al GPS

La distanza dei satelliti

Velocità x tempo = distanza e nel vuoto le onde radio viaggiano alla velocità della luce: 299.792.458 metri al secondo. Pertanto sembrerebbe abbastanza semplice calcolare la distanza del ricevitore dal satellite, se non fosse per una complicazione aggiuntiva: il tempo.

Se un satellite è proprio sopra il ricevitore, il viaggio del suo segnale verso di esso impiegherà circa 0,06 secondi. Immagina che sia il satellite che il ricevitore diano inizio alla riproduzione di una canzone esattamente nello stesso momento (e che stando vicino al ricevitore tu riesca a sentire entrambe le canzoni). L'ascolto della versione riprodotta dal satellite è ritardato dal tempo impiegato perché la canzone arrivi al ricevitore. Perciò, vicino al dispositivo di navigazione tu senti due versioni della canzone, di cui una viene riprodotta con un lieve ritardo rispetto all'altra.

Per calcolare esattamente con quanto ritardo arriva la canzone del satellite, devi ritardare la versione del ricevitore fino a che le due canzoni non procedono in perfetta sincronia. La quantità di tempo necessaria per ritardare la versione del ricevitore perché si raggiunga tale sincronia, è il tempo di viaggio della versione della canzone dal satellite.

Essenzialmente, è così che funziona il GPS. Solo che, invece di una canzone, i satelliti e i ricevitori usano un trucchetto chiamato "Pseudo Random Noise Code" (codice di disturbo pseudocasuale).


Pseudo Random Noise Code
Lo Pseudo Random Noise Code è semplicemente un codice digitale (o una sequenza di impulsi on/off) così complicato che il segnale potrebbe essere frainteso con un disturbo elettrico casuale. Ci sono tre motivi fondamentali per cui il codice è così complicato:

1. Per assicurare che il dispositivo di navigazione non si sincronizzi accidentalmente con un altro segnale, poiché nessun segnale casuale può avere lo stesso modello.

2. Ciascun satellite ha il proprio esclusivo codice pseudocasuale. Quindi il tuo ricevitore non prenderà mai accidentalmente il segnale di un altro satellite e i satelliti possono funzionare tutti sulla stessa frequenza senza intralciarsi gli uni con gli altri.

3. Il complesso modello del codice consente al tuo dispositivo di navigazione di calcolare la durata del ritardo del segnale in modo molto accurato.

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