GPS ( Global Position System ): sistema di radionavigazione spaziale satellitare.

Nel mondo esistono diversi sistemi per il posizionamento globale. Il più famoso è il NAVSTAR ed è quello che tutti noi chiamiamo GPS, creato dal Ministero della Difesa statunitense in ambito militare, è diventato famoso per l’uso civile ed utilizza in totale 31 satelliti.

GLONASS è il sistema di posizionamento utilizzato dai russi dal 1995, formato da un totale di 31 satelliti, di cui solamente 24 funzionanti.

GALILEO è invece il sistema europeo attivo dal 2016 e formato da 30 satelliti.

BEIDOU, invece, è il sistema creato dalla Cina e IRNSS quello indiano.

Intorno all’orbita terrestre stazionano 27 satelliti ( 24 operativi e 3 latenti di scorta ) che in ogni istante inviano la propria posizione alle torri di controllo. Quando un ricevitore GPS viene attivato, riceve le informazioni della posizione dei vari satelliti. Triangolando i dati ricevuti riesce a determinare la propria posizione permettendo in ogni istante di conoscere la longitudine e la latitudine. La geolocalizzazione è sempre molto precisa, al massimo ci può essere un errore di un paio di metri, causato soprattutto dalle interferenze. L’utilizzo del sistema è completamente gratuito 24 ore su 24 per 365 giorni l’anno e con qualsiasi condizione meteo.

Il numero minimo dei satelliti utili è 3 ( latitudine e longitudine ) e 4 ( per l’altitudine ). Maggiore è il numero dei satelliti disponibili, più precise sono le in formazioni con massimo 10 satelliti simultaneamente.

Il sistema GPS è composto da tre segmenti che devono funzionare in perfetta sincronia:

l segmento spaziale è composto dai satelliti. il segmento di controllo sono i cinque centri che gestiscono tutte le informazioni inviate dai satelliti disposte vicino all’equatore: a Colorado Springs negli USA, Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia e Kwajalein. Il centro di controllo più importante è quello di Colorado Springs che corregge tutti le informazioni erronee inviate dai satelliti. l segmento di utilizzo sono i ricevitori GPS presenti sulla Terra, ad esempio gli smartphone, i navigatori satellitari, gli orologi etc.
 

1959 – Gli Stati Uniti misero in orbita per scopo militare e prettamente aereo 6 satelliti del sistema Transit in grado di fornire il punto ogni 90 minuti ma ancora poco preciso per la navigazione.

1970 – L’Ente NOAA (National Oceanographic and Atmospheric Administration) invió in orbita i primi satelliti NOAA. La radionavigazione satellitare, sviluppata e utilizzata principalmente per finalità militari, passò nel 1991 ( dopo circa 20 anni ) al nuovo sistema Navstar-Gps composto 24 satelliti orbitanti e si diffuse prepotentemente su larga scala in ambito civile dopo il 2000, quando Bill Clinton ordinò l'eliminazione della limitazione della precisione del segnale (la cosiddetta Selective Availability ) usato dai GPS civili ( prima di quella data l'errore residuo era di circa 100 metri ) rendendoli precisi quasi come quelli militari. Ad oggi l'errore si calcola in pochissimi metri. Nel 2005 l’amministrazione Bush ha introdotto una sorta di interruttore ad accesso rapido in grado di spegnere l’intera costellazione di satelliti nel giro di pochi secondi.

1982 - primo satellite del sistema Russo GLONASS viene messo in orbita ( ottobre 1982 ) e nel dicembre 1995 il gruppo di satelliti raggiunge il numero previsto, e cioè 24.

1984 – nascita dei primi Gps-chartplotter italiani con finalità commerciali ( Navionic senza la "s" finale) dotati di una cartografia primitiva e su un monitor a tubo catodico a fosfori verdi.

L’Ing Carnevali e l’Ing Bianchetti fondarono nel 1985 rispettivamente la Navionics e la C-Map ( che a tutt’oggi sono i principali produttori di cartografia elettronica di supporto alla navigazione diportistica )

1985 – primo chartplotter della C-Map in commercio:
 

Successivamente sia C-Map che Navionics dedicarono il loro impegno affinchè altri produttori di hardware utilizzassero la propria cartografia e nel tempo sempre più si diffusero come produttori di cartografia elettronica nautica e non di hardware (plotter).

2007 - C-Map fu acquisita da Jeppesen (del gruppo Boeing) ed il suo nome commerciale divenne C-Map by Jeppesen.

Oggi, oltre da essere molti i produttori di GPS nautici, sono anche diversi i produttori di cartografia, ma le cartografie di C-Map by Jeppesen e di Navionics, rappresentano quelle di gran lunga più diffuse nel mondo, insieme alla cartografia Garmin ( Blue Chart ) ed oggi anche Insight Genesis, NV Charts .

2014 - servizio Galileo, il sistema di posizionamento e navigazione satellitare civile (in inglese GNSS - Global Navigation Satellite System con 30 satelliti orbitanti previsti ), sviluppato in Europa come alternativa al Global Positioning System (NAVSTAR GPS) controllato invece dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, ad oggi con 18 satelliti dei trenta previsti, il programma si chiuderà nel 2020.

2020 – Beidou 2 o Compass navigation system ( CNS ) entrerà ufficialmente a copertura globale ( inizio progetto dal 2000 con soli 4 satelliti geostzionari ) come sistema di posizionamento satellitare ( alternativo al Navstar americano, al Glonass russo e all’italiano Galileo ) sviluppato dalla Repubblica popolare cinese. Nato inizialmente per una copertura regionale, verrà successivamente implementato ( già nel 2012 orbitavano 16 satelliti ) garantendo al termine 35 satelliti per una copertura globale terrestre anche ad uso commerciale e diportistico.

E.C.D.I.S. - ENC - ECS : ( Electronic Chart Display Information System )

E’ un sistema informativo standard per la navigazione, internazionalmente riconosciuto, che utilizza la cartografia elettronica ENC. ll software ECDIS deve garantire un aggiornamento automatico in mare, sia della singola carta che del database delle carte (qualora ne venga prodotta una nuova), grazie ai vari sistemi obbligatori di telecomunicazioni di bordo.

ll Sistema ECDIS non consiste solamente di un computer e di un software di visualizzazione per rappresentare la carta nautica, ma coinvolge una serie di ulteriori componenti, quali sistemi di posizionamento, di navigazione, Radar, ecoscandagli, ecc.. Esso quindi riceve e rappresenta sulla carta digitale i dati da altri sistemi, integrandoli e non sovrapponendoli.

CARATTERISTICHE PRINCIPALI:

Posizionamento in tempo reale

Aggiornamento automatico delle Carte digitali

Posizionamento in tempo reale dei bersagli provenienti da AIS e RADAR e A.R.P.A.

Emissione allarmi ed indicazioni provenienti da altri sistemi (AIS – RADAR ARPA – ECHOSOUNDER) Visualizzazione assoluta e relativa (su richiesta) dei bersagli con lunghezza del vettore in minuti

Accesso ai dati AIS

Tutti i dati provenienti dall’Elenco dei Fari e Fanali (foto comprese)

Possibilità di confrontare la visione della costa con una serie di foto dei punti cospicui come lo “street view” di Google Maps

La carta elettronica contiene tutti dati provenienti dal Portolano (foto, frequenze, numeri di telefono dei porti, frequenze piloti, ecc…) e I dati relativi ai punti di ormeggio e alle banchine all’interno di un porto (foto comprese)

1995 – IMO ( International Maritime Organization ) approva le prestazioni dell’ECDIS e riconosce la cartografia elettronica ( ENC ) utilizzata come sistema equivalente alla cartografia cartacea. Il sitema ECDIS è essenzialmente strutturato su 2 elementi :

1. Una banca dati ENC ( Electronic Navigation Chart )che contiene tutte le informazioni cartografiche, nautiche e ausiliarie

2. Un apparato di bordo per la rappresentazioni delle informazioni nautiche con la capacità di aggiornare i dati ENC

2002 – DM 10/07/2002 stabilisce che le carte nautiche ( cartaceo ) possono essere sostituite con quelle elettroniche di tipo ENC con sistema approvato ECDIS e come unica alternativa ammessa a bordo delle imbarcazioni in sostituzione a quella tradizionale.

2004 - Dal 2004 l’IIM ( Istituto Idrografico della Marina ) provvede alla pubblicazione di un portafoglio di Electronic Navigational Charts (ENC).

L’istituto Idrografico della Marina si avvale di tre distributori ufficiali, a livello mondiale, per la distribuzione della propria produzione di cartografia elettronica approvata :

Arch. Sacha Giannini
architetto@sachagiannini.it

Leggi anche:

La radionavigazione e la sua evoluzione strumentale - Parte prima

Cartografia nautica… Digitale o tradizionale ?