Inizia qui una serie di articoli sull’uso del GPS in moto.
Nella speranza possano di essere di aiuto a chi già lo
possiede ed uno spunto a inoltrarsi in questo mondo per chi ne
è incuriosito.
Da un po’ di anni a questa parte hanno fatto la loro comparsa sul
mercato una serie di sistemi di guida assistita per auto e motoveicoli,
si tratta dei cosiddetti navigatori satellitari.
Un navigatore satellitare nella sua essenzialità
è costituito da uno schermo di dimensione variabile da 2 a 7
pollici sul quale tramite una serie di icone viene indicata la
posizione in cui ci si trova. La posizione è proiettata su
un contesto che riproduce una carta topografica del luogo ed
è rilevata tramite l’ausilio dei satelliti.
Un po’ di storia
Il navigatore per svolgere egregiamente il suo lavoro necessita di
essere interfacciato con un sistema GPS, termine che deriva il suon
nome da quello di NAVSTAR GPS, che è l’acronimo di
NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning System.
Il sistema nacque per scopi militari dal 1991 e venne diffuso
pubblicamente in due versioni: la SPS per uso civile e la PPS per uso
militare (cfr. infra); dal maggio del 2000 invece, grazie ad un decreto
del presidente americano Bill Clinton, il sistema è stato
liberato nella sua totalità e la precisone metrica (fino a
10 metri) del segnale è disponibile per qualunque
utilizzatore dello stesso.
La precisione può essere inoltre incrementata tramite
l’impiego di ulteriore sistemi come il WAAS (americano) e l’EGNOS
(europeo), consistenti in uno o due satelliti geostazionari che inviano
segnali di correzione, e tramite l’impiego di una cartografia
referenziata.
I satelliti che vengono sfruttati per questo scopo sono un gruppo di
satelliti americani che il governo degli Stati Uniti mette a
disposizione di tutti gli utenti di GPS della terra; attualmente
l’Europa per emanciparsi da questa condizione sta avviando un programma
di posizionamento orbitali di altrettanti satelliti in maniera da
creare un sistema GPS europeo indipendente, si tratta del progetto
Galileo.
Il principio di funzionamento di un GPS
Il sistema di GPS è stato creato dal dipartimento della
difesa americano ed è sotto il controllo dello stesso. Il
sistema di satelliti GPS è composto in linea teorica da 24
satelliti orbitanti intorno alla terra in 12 ore. I 24 satelliti
orbitano su sei piani diversi, dunque quattro su ciascun piano, e ad
una altezza di 20.200 metri da terra. Ciascun piano di orbita
è separato dal successivo da un angolo di 60 gradi e la sua
inclinazione sul piano equatoriale è di 55 gradi.
Il processo di ricezione del segnale prevede che il controllo generale dei satelliti che si trova presso la base aeronautica di Schriver nel Colorado riceva il segnale di ora e posizione da ciascun satellite, lo ricorregga in base all’effemeride e al tempo effettivo e quindi lo restituisca al satellite, che, una volta ottenuti i dati corretti, li inoltra verso l’utente finale del GPS.
La precisione del segnale è funzione dell’apparecchio ricevente. Esistono infatti dati di tipo PPS (Precise Positioning Service) che erano in principio crittografati e disponibili solo per usi militari; e dati di tipo SPS (Standard Postioning Service) per usi di tipo civile.
Il satellite trasmette un segnale in microfrequenza su due onde: la prima F1 ha una frequenza di 1575,42 MHz e trasporta i codici degli apparecchi ricettivi di SPS; la seconda frequenza a 1227,60 MHz viene usata invece per misurare il ritardo del segnale dovuto alla ionosfera ed è letto dagli apparecchi equipaggiati alla ricezione PPS.
Il satellite trasmette ogni 30 secondi un pacchetto di dati corrispondenti a 1500 bit; ogni pacchetto non viene inviato in blocco ma suddiviso in cinque sottopacchetti da 300 bit ciascuno: i primi tre sottopacchetti contengono i dati spaziali e quello temporale, in particolare nel sottopacchetto uno sono inviati i dati temporali, nel due e nel tre i dati orbitali corretti secondo il parametro dell’effemeride. Nel quattro e nel cinque ci sono dati di sistema, rispettivamente dati sulla ionosfera, l’UTC e dati di almanacco.
I primi tre sottopacchetti vengono invati in 30 secondi, mentre il 4 ed il 5 impiegano circa 12,5 minuti.
Il numero di satelliti minimo per il funzionamento di un GPS è quattro in relazione alle quattro dimensioni (le tre spaziali X, Y Z e la quarta temporale T).
Ciascun satellite è equipaggiato con quattro orologi atomici (due al cesio e due al rubidio). Il dato temporale inviato dal satellite è poi riconvertito dal ricevitore GPS a terra. Il tempo fornito dal GPS è dunque una elaborazione fra il controllo centrale suddetto e i dati forniti dai satelliti e viene misurato in settimane e secondi a partire dalla mezzanotte del 5 gennaio 1980. Le coordinate di Tempo Universale (UTC) sono calcolate dal GPS con il parametro di correzione UTC che viene inviato in uno dei subpacchetti di cui sopra
La latitudine e la longitudine sono fornite sui parametri su cui si basa il GPS (di norma il sistema WGS-84), ma possono essere anche convertiti in altri tipi di dati. La velocità è calcolata dal cambiamento di posizione nel tempo, oppure tramite l’effetto Doppler nella ricezione del segnale o con entrambe le modalità.
Tornando ora ai GPS di uso tradizionale
I GPS commerciali possono suddividersi in tre grandi categorie:
- GPS ad uso nautico
- GPS ad uso terrestre escursionistico
- GPS ad uso terrestre automobilistico
GPS nautico
GPS escursionistico
I GPS ad uso terrestre per escursioni non presentano di norma una cartografia del territorio comprensiva di stradario e le loro funzioni sono più che altro orientate alla pratica dell’escursionismo, sono quindi dotati di particolari impostazioni per rilevamento di altimetria, temperatura, pressione atmosferica, periodicità per la caccia e la pesca, levata e tramonto del sole, ecc. Un GPS di tipo escursionistico presenta caratteristiche di compattezza (spesso si richiede infatti che l’utente possa accedere a tutte le funzioni tramite l’impiego di una sola mano), di impermeabilità, di resistenza agli urti e in generale il loro costo è piuttosto contenuto rispetto ai modelli per uso stradale.
I GPS di tipo terrestre progettati per un uso informativo e turistico su strada possono a loro volta essere tripartiti nelle tipologie che seguono:
- GPS per auto dedicato
- GPS a palmare
- GPS per moto dedicato
GPS a palmare
GPS specifico per moto
Il primo caso corrisponde a un GPS con annessa cartografia stradale, la sua caratteristica sta nel fatto che sono modelli specificamente ideati per un uso automobilistico e presentano quindi caratteristiche di connettività, vivavoce, ergonomicità specifiche per auto, cosa che si concretizza nei fatti con uno schermo di dimensioni medio grandi, tasti di funzione non necessariamente touch screen, struttura atta ad essere impiantata su una staffa da collocare tramite ventosa o altro attacco (questo laddove il sistema non sia di serie sull’auto in questo caso è integrato nella plancia e nei modelli di ultimo tipo un indicatore di direzione è riportato in asse con il volante in maniera che il pilota non debba distogliere lo sguardo dall’asse frontale di guida).
Il secondo caso si tratta di un PC palmare in cui è presente un software cartografico e una possibilità di connessione al GPS. In questo caso alle funzioni del GPS è abbinata la possibilità di sfruttare l’apparecchio appunto con un palmare e dunque con funzioni di agenda, foglio di calcolo, ecc.
Il terzo tipo è infine costituito dai GPS ad uso motociclistico specifico (come ad esempio il Quest 2 della Garmin o il TomTom Rider) in questo caso il sistema è progettato per essere impiantato su una staffa da applicare di norma allo sterzo del motociclo. Le caratteristiche da tenere presenti durante l’acquisto di uno di questi modelli sono l’impermeabilità, l’ergonomia d’uso, ovvero il fatto che possa essere manovrato anche impiegando dei guanti (in questi casi la soluzione più impiegata è quella di un touch screen con aree di sensibilità piuttosto ampie), la tolleranza alle vibrazioni (dunque una memoria su flash card o di tipo pendrive e non su disco), la praticità nello smontaggio, la connettività tramite auricolare via filo o via Bluetooth; la visibilità (dal momento che verrà esposto sotto i diretti raggi solari e non dentro un abitacolo che si trova bene o male in penombra).
Un GPS specifico per moto viene dunque incontro alle esigenze specifiche del motociclista ed è dunque consigliabile l’acquisto di un modello di questo tipo, anche se un po’ più costoso, che uno da automobile o un palmare da adattare (tipo la soluzione del palmare infilato sotto la plastica della borsa da serbatoio per proteggerlo da agenti atmosferici), anche perché un GPS da moto è sempre riciclabile, tramite apposita staffa, anche per un uso automobilistico.
Cosa si può fare con un GPS?
Le potenzialità di un GPS sono svariate, eccone alcune:
- funzione di navigazione assistita verso una destinazione con possibilità di scegliere il tipo di percorso e correzione e ricalcolo in tempo reale della rotta in caso di errore del pilota.
- funzione di creazione di un itinerario composto da più punti, con indicazioni sulla velocità, la previsione di arrivo.
- funzione di individuazione su mappa dei punti di interesse (i cosiddetti POI o anche PDI)
- funzione antiautovelox (esistono infatti mappe di POI che ne segnalano sia di fissi che di mobili) con preavviso acustico e visivo.
- funzione di indicazioni dello stato della viabilità
- funzione di indicazioni meteo in tempo reale
- funzione di indicazione della velocità effettiva del motoveicolo (utile per conoscere lo scarto effettivo del tachimetro).
- funzione di aiuto nella guida a livello di previsione della strada (la topografia della mappa permette di prevedere ad esempio prima di una curva cieca se all’uscita della stessa ne seguirà un’altra con verso opposto o un rettilineo o ancora se ci sarà un incrocio)
- funzione di interazione con il cellulare e dunque possibilità di ricevere chiamate in moto senza doversi fermare