Stefano Marinelli's Blog (Articoli su invenzioni importanti)

Come funziona il GPS?

Stefano Marinelli — Fri, 23 Jan 2009 11:13:07 GMT

Amici, clienti, conoscenti, lettori: spesso mi viene chiesto come funziona il GPS oppure viene fuori, parlando, che c'è molta confusione nella concezione di questo tipo di tecnologia. Ho già parlato dei navigatori satellitari ma non sono entrato nello specifico. Vorrei quindi, una volta per tutte, scrivere un post in cui spiego cos'è e come funziona il sistema GPS, sfatando alcuni miti e alcune leggende metropolitane che continuano ad imperversare.

GPS sta per Global Positioning System. Lo scopo del sistema è quello di consentire la determinazione precisa, esatta e univoca della propria posizione in qualunque punto del nostro Pianeta. Nato per scopi militari, nel corso degli anni è stato applicato anche all'uso civile. L'attuale sistema è americano anche se, già da un pò, l'Unione Europea ha terminato di pianificare il proprio sistema di posizionamento, chiamato Galileo.

Il GPS è composto da un certo numero di satelliti (da 24 a 32) che orbitano intorno alla terra trasmettendo continuamente e ripetutamente dei segnali nella banda delle microonde. Grazie ad alcuni calcoli matematici, infatti, conoscendo il tipo di segnale da ricevere (ovvero cosa dovrebbe arrivare) e il modo in cui viene ricevuto, è possibile stabilirne la distanza dal punto di emissione. Applicando questo meccanismo ad almeno tre segnali (quindi satelliti) diversi, è possibile calcolare la propria posizione esatta, l'ora e la velocità. Più satelliti vengono rilevati più possibilità ci sono che, in movimento, il segnale non venga mai perso; inoltre aumenta anche l'accuratezza poiché ci sono più termini di confronto.

Le antenne GPS, dunque, non sono altro che delle normali antenne tarate su particolari frequenze, dotate di un microprocessore che effettua il calcolo del segnale ricevuto per determinare la propria posizione.

Uno dei principali errori che le persone commettono, infatti, è quello di credere che il GPS preveda una trasmissione verso i satelliti. Sbagliato! Il ricevitore GPS non trasmette nulla ai satelliti ma si limita a ricevere un segnale e sfruttarlo per capire la propria posizione. Pensandoci bene, come è possibile che un dispositivo così piccolo e con così poca alimentazione possa essere in grado di inviare un segnale nello spazio?

Nessuna violazione di privacy, quindi, poiché solo la nostra antenna può conoscere la nostra posizione.

Lo stesso discorso vale per gli antifurti satellitari: non "trasmettono" la propria posizione ai satelliti ma si limitano a determinarla via GPS e trasmetterla ad un centro di controllo grazie ad alcune schede telefoniche GSM, cosa peraltro semplicemente replicabile con moltissimi telefoni cellulari moderni.

Volete sapere cosa combina, quanto corre e quanti km effettua vostro figlio quando esce in macchina? Prendete uno smartphone con GPS integrato, installate un software gratuito tipo GPSED, che consente anche l'invio in tempo reale delle informazioni di percorso e nascondetelo in macchina. Potrete seguire i suoi spostamenti in tempo reale. A parte le problematiche di privacy, la cosa funzionerà perfettamente.

Le invenzioni piu’ importanti degli ultimi anni: 2 - il navigatore satellitare

Stefano Marinelli — Wed, 13 Aug 2008 17:12:44 GMT

"Scusi, avrei bisogno di un'informazione: mi saprebbe indicare la strada per..."

Chi di noi non ha pronunciato questa frase (o una sua qualsiasi variante) almeno una volta nella propria vita? Tutti, prima o poi, si sono trovati a dover viaggiare in luoghi sconosciuti, senza conoscerne la strada e senza avere la minima idea della direzione da intraprendere. Perdersi? Una certezza e, forse, e' parte di quell'emozione che si ha quando ci si trova in viaggio.

Quante volte, pero', questa situazione si crea quando si viaggia per lavoro o in caso di emergenza? Cosa accade se, cercando in piena notte la piu' vicina farmacia di turno nel luogo di villeggiatura, ci si ritrova nel bel mezzo di un poco raccomandabile quartiere di periferia? L'emozione dell'incognita lascia il posto ad un forte senso di frustrazione e di insicurezza, il tutto condito con una buona dose di parolacce.

Ricordo ancora quando, nel 1997, un elettrauto ci racconto' di come stessero montando, su TIR e mezzi da lavoro, degli apparecchi straordinari, capaci di seguirti lungo la strada e dirti, svolta dopo svolta, la direzione da seguire.

Blaupunkt TravelPilot RNS149

Certo, la spiegazione era molto approssimativa e le sue informazioni tecniche erano visibilmente inesatte (cito: "il navigatore dice al satellite dove ti trovi e quello, guardando continuamente con le telecamere tutte le strade del mondo, capisce dove devi andare in base all'indirizzo che metti"), ma qualcosa di prodigioso si poteva fiutare nell'aria.

Mio padre, sempre attento a questo tipo di innovazioni, ne acquisto' uno nel 1998: uno dei primi apparati consumer (Blaupunkt RNS149), era in realta' una radio con uno slot per inserire un cd-rom con la cartografia, con navigazione a pittogrammi e con una simpaticissima propensione al ricalcolo. Le mappe, infatti, non erano assolutamente complete e coprivano poco piu' del 50% del territorio nazionale ma era fantastico in ogni sua manifestazione, anche quando arrivavi in fondo ad una strada, costeggiando la spiaggia, dicendoti infine di "girare a sinistra", ovvero verso l'acqua del mare. :-) Andando a Bologna, poi, mostrava tutto il suo valore: nella grande citta' si riusciva a girare senza dover rallentare e senza alcuna esitazione. Il piccolo Blaupunkt poteva orientarsi anche nei famosi "canyon urbani" poiche', pur avendo un primordiale ricevitore GPS dalla scarsissima sensibilita', beneficiava di un collegamento al tachimetro della vettura, di un sensore collegato al cambio (per sapere quale fosse la direzione di marcia) e di un giroscopio per conoscere l'inclinazione e la direzione.

"Fate inversione a U"

Era lento nel calcolo della rotta ma mostrava gia' quelle che sarebbero state le potenzialita' di un sistema del genere. Nessuno, a parte camionisti, forze dell'ordine, tassisti e agenti di commercio, aveva un apparecchio del genere e io fantasticavo che nel giro di qualche anno tutti ne avrebbero avuto uno, aumentando inoltre la definizione delle mappe in maniera esponenziale.

Come previsto, nel giro di qualche anno i prezzi iniziarono a scendere e gli apparecchi ad aumentare le proprie capacita' di calcolo, di precisione e le mappe iniziarono ad avere una copertura molto piu' ampia, giungendo a comprendere anche i numeri civici di tutti i comuni con piu' di 5000 abitanti. Fu proprio in quel periodo che i maggiori produttori di apparati per auto e di GPS lanciarono dei navigatori satellitari "portatili": erano apparecchi che non necessitavano di collegamenti ad antenne esterne o al tachimetro, avevano una batteria (dalla scarsa autonomia) o davano la possibilita' di inserire delle normali pile e basavano tutte le loro decisioni sul segnale GPS. In mancanza di esso, infatti, il navigatore smetteva di dare qualsiasi indicazione e ci si ritrovava senza una valida guida.

Uno dei primi e dei piu' validi modelli in circolazione fu il Garmin StreetPilot III. Grosso e pesante, aveva una costosa e piccola scheda di memoria che andava caricata con le mappe necessarie a partire dal cdrom fornito in dotazione. Ottimo (e lentissimo) nel calcolo, dava sempre delle buone indicazioni vocali ma aveva la tendenza a perdersi molto spesso, nonche' a

Garmin StreetPilot III

non essere proprio "user friendly". Gia', perche' uno dei principali problemi legati a questo tipo di dispositivi era proprio la macchinosita' a cui si andava incontro quando si voleva impostare una destinazione. Eravamo ancora relativamente lontani dai touch screen e dai menu del tipo "dove vuoi andare", lasciando spazio ad una schiera di pulsanti all'apparenza tutti uguali. Aveva pero' una visione cartografica della strada (solo 2D) e "parlava molto", a differenza di altri che si azzittivano per decine di chilometri, senza lasciarti capire se erano solo in attesa di dare una nuova indicazione o se si erano persi.

Il prezzo elevato e la scarsa maneggevolezza dell'apparecchio ne limito' l'applicazione da parte degli utenti comuni che, pero', ben presto impararono a comprendere il senso e il significato di questi massicci, colorati e particolari apparecchi che sempre piu' spesso si vedevano spuntare dai cruscotti di fieri colleghi automobilisti.

La vera rivoluzione si ebbe con l'uscita del TomTom: l'azienda produttrice, olandese, ha sin da subito messo in chiaro che voleva creare degli apparecchi piccoli, comodi, pratici e semplici da usare per permettere anche all'utente medio di beneficiare delle meraviglie della navigazione satellitare. Basati su kernel Linux e dotati di vista 3D (indispensabile per molti, io preferisco la 2D) questi piccoli gingilli iniziarono a prendere piede ad una velocita' entusiasmante.

Inizio' subito una corsa all'acquisto che ha portato, in pochi anni, ad una agguerritissima concorrenza di modelli e case diverse, mettendo il consumatore di fronte ad una scelta davvero ampia e i produttori ad una corsa al ribasso dei prezzi.

Oggi si riescono a comprare dei validi apparati con cartografia nazionale a meno di 100 euro.

Ci sono ancora moltissime persone che denigrano o che non si fidano. Sempre piu' spesso si sente, infatti, gente che dice "non lo voglio, guardo le cartine e sono sicuro di non sbagliare" oppure "se ne sentono tante di gente che e' andata a sbattere per colpa del navigatore, io non lo voglio usare".

Oggettivamente c'e' un fondo di verita' anche in questo: non e' raro, ad esempio, ricevere un'indicazione sbagliata basata magari su un calcolo effettuato su cartine non aggiornatissime. Se un senso unico viene invertito da un giorno all'altro, e' impossibile che il navigatore ne tenga conto e potrebbe suggerirne l'imbocco. Bisogna dunque ricordare che il navigatore e' uno strumento utilissimo, quasi indispensabile per moltissime persone, ma che va usato cum grano salis.

Alcuni modelli, poi, hanno la tendenza di prediligere le mulattiere alle comode strade statali solo per far risparmiare 20 metri di strada. La colpa e' degli algoritmi di calcolo che non tengono conto di questi fattori.

Parallelamente si e' assistito anche ad uno sviluppo di "software" di navigazione per cellulari o palmari. Personalmente ho girato mezz'Europa con il mio vecchio Nokia 6630 e TomTom installato al suo interno, collegati ad una antennina GPS esterna via bluetooth. A quel punto, il navigatore era davvero potenzialmente e silenziosamente arrivato nelle tasche anche dell'utente medio.

Quali sono gli sviluppi futuri, alcuni gia' in fase di sperimentazione? Aggiornamento in tempo reale delle mappe, sfruttando una connessione ad Internet; navigazione full-3d con vista dei palazzi e dei principali punti di riferimento che si possono vedere davanti ai propri occhi; aggiornamento in tempo reale delle posizioni degli autovelox, con preventiva segnalazione; calcolo degli itinerari sulla base del giorno e dell'ora, basandosi su dati raccolti da utenti che girano e che "registrano" i tempi di percorrenza nelle varie situazioni.

Il futuro portera' tantissime novita' e sorprese.

Andiamo ad analizzare quelli che possono essere i pro e i contro dell'applicazione dei navigatori satellitari:

PRO:

Sicurezza stradale attiva: non c'e' piu' bisogno di rallentare solo per leggere i cartelli, mettendo in pericolo la propria l'altrui incolumita'
Diventa impossibile sbagliare "di grosso" la strada: seguendo le istruzioni si arrivera' a destinazione, prima o poi.
Sicurezza personale: non ci si deve mai fermare a chiedere indicazioni, minimizzando il rischio di aggressioni o di incidenti
Calcolo dei tempi: si riesce ad avere un'idea di quanto tempo ci possa volere per arrivare a destinazione

CONTRO:

Molti automobilisti si fidano ciecamente, commettendo delle infrazioni che potrebbero compromettere la sicurezza stradale
Un gingillo in piu' con cui giocherellare quando invece si dovrebbe pensare a guidare
Un altro oggetto che sarebbe meglio NON lasciare in macchina

Ricordate, nel frattempo, di allacciare le cinture e tenere gli occhi bene aperti: nessun navigatore, infatti, puo' ancora segnalarci che stiamo per andare a sbattere o rimpiazzarci nella guida! :-)

Aggiunta:

Nel Luglio 2011, grazie a questo articolo, sono stato intervistato in TV!

Le invenzioni piu' importanti degli ultimi anni: 1 - il telefono cellulare

Stefano Marinelli — Thu, 17 Jul 2008 23:07:58 GMT

Qualche giorno fa stavo pensando a quanto erano diverse le cose quando avevo 13 anni. Il mondo era molto simile ad oggi (d'altronde sono passati meno di 16 anni) ma allo stesso tempo profondamente diverso. Le nostre abitudini erano scandite da ritmi diametralmente differenti rispetto a quelli odierni e anche i rapporti interpersonali erano su un altro piano.

Vorrei quindi intraprendere una serie di articoli su alcune invenzioni, piu' o meno recenti, che hanno pero' inevitabilmente e inesorabilmente cambiato il nostro modo di vivere e di essere noi stessi.

Le "puntate" sono in ordine sparso, quindi nessuna preferenza sulla base dell'importanza soggettiva oppure cronologica.

Partiamo dalla prima: il telefono cellulare

Segno distintivo degli "Yuppies" degli anni '80 (che risparmiavano anche sulla palestra, visto il peso delle valigette telefoniche), il telefono cellulare e' nato come strumento di comunicazione finalizzato soltanto ad alcune categorie di utenti: medici, forze dell'ordine, importanti uomini d'affari o persone che comunque, per un motivo o per un altro, avevano bisogno di essere rintracciabili ovunque e in qualunque istante della giornata.

Il cambiamento di direzione e' avvenuto verso l'inizio degli anni '90 quando lo stato decise di creare una tassa di concessione ridotta per gli utenti privati e IL gestore telefonico si adeguo' fornendo una tariffa chiamata "family". Costosa durante il giorno e piu' economica di sera, finalmente il cellulare era (quasi) alla portata di tutti.

I problemi principali restavano l'elevatissimo costo di acquisto e il canone, seppur minimo, da pagare anche se non lo si utilizzava.

Il vero boom possiamo rintracciarlo a partire dal 1996, anno in cui il gestore telefonico TIM, per primo al mondo, decise di abolire tutti i costi fissi: lancio' la carta prepagata: nessun costo di abbonamento (il gioco con la legge fu proprio questo: una prepagata non era un abbonamento), nessun fisso e si paga solo per quello che si usa. Cominciarono poi ad apparire i primi terminali GSM "economici", ormai alla portata di tutti. C'era comunque scetticismo da parte della gente e i pochi (come me) che avevano un proprio cellulare venivano scherniti, piu' o meno scherzosamente, come scimmiottatori delle persone importanti.

Feci una previsione: nel giro di 5 anni quasi tutti avranno il loro cellulare. Direi che la mia previsione fu piu' che azzeccata.

Nel giro di qualche anno tutte le famiglie si sono iniziate a dotare di cellulare e, a poco a poco, ogni membro della suddetta famiglia ha iniziato ad avere anche il suo.

Cosa e' cambiato in questi 12 anni? Tutto.

Miglioramenti portati dalla diffusione dei cellulari:

possibilita' di essere sempre rintracciabili e di avere sempre uno strumento di emergenza in tasca
contatto piu' semplice tra genitori e figli con conseguente abbattimento delle distanze
possibilita' di muoversi liberamente, sapendo di essere comunque sempre a portata di telefono
rapporti interpersonali piu' semplici e rapidi
160 caratteri (un sms) dicono piu' di mille parole
tanti, tanti altri

Peggioramenti portati dalla diffusione dei cellulari:

continui rumori di suonerie ovunque si vada
molti figli non vengono lasciati in pace dai genitori che, se non ottengono risposta, impediscono loro di uscire
a volte ci si fida troppo del "sono a portata di telefono": ci sono imprevisti che un telefono non puo' risolvere (es: un medico reperibile che va a cena fuori sapendo di essere rintracciabile via cellulare non puo' sapere se in quel luogo il telefono non ha segnale, senza contare gli eventuali rischi legati alla distanza)
rapporti interpersonali spesso "freddi" a causa del mezzo utilizzato. una volta si parlava, si scrivevano bigliettini e lettere. oggi 160 caratteri devono bastare.
160 caratteri, per alcuni ragazzini, diventano 1600. "c km st?i st bn grz!e t?ir sn ndt a scl,m h dt 4!nn vv std nt!", scimmiottando qualche antica lingua africana e rendendoli dislessici
tanti, tanti altri

Insomma, un'invenzione importantissima e che oggi governa le nostre vite. Chi di noi non accende il cellulare appena si alza al mattino? Chi non si lascia turbare dal suo squillo, anche se sta facendo qualcosa di importante?

Alcuni esperti dicono che oggi e' piu' difficile essere "presenti" rispetto a qualche anno fa: un sms, una chiamata, una nota in agenda tendono a portare via l'attenzione e a "rubare" del tempo alla persona che, magari, e' in compagnia di qualcun altro o dovrebbe svolgere qualche lavoro importante.

Giusto per la cronaca: sono a favore della diffusione dei cellulari, pur dovendo ammettere che sono sorte nuove problematiche che fino a qualche anno fa ci non ci saremmo neanche sognati.