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A computing station
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Two injection stations
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A GPS receiver
The satellites are arranged on orbits inclined by 55°, compared to the Equator (this means that they are
unable to cover polar areas), in the shape of a low-eccentricity ellipse. Their height is 20 200 Km. Every single
satellite will emit on the 1.2 and 1.5 Ghz frequencies derived from one single high-stability oscillator. The
purpose of double frequency is to remove the error due to atmospheric refraction. The ephemeris messages,
each one for the length of two minutes, are emitted on these phase-modulated carrier frequencies. They start
and end at the even whole minutes of the T.M.G. These ephemeris messages contain the time signal and the
orbital parameters of the satellite.
On doing the doppler computation, the GPS receiver will receive the parameters of the orbit giving rise to the
satellite position and all the elements necessary to define the position surface in the space are made available.
The operation principle is based on a spheric positioning method. It consists in measuring the time a radio
signal will require to cover the satellite-receiver distance. If you know the exact position of at least 3 satellites
to have a 2D (two-dimensional) position and of at least 4 satellites to have a 3D (three-dimensional) position
as well as the time the signal will require to reach the receiver, you can determine the position of the receiver
in the space. This procedure is referred to as trilateration. It uses distance information only, similarly to
triangulation, but which is also using information on angles.
Nel 1991 gli USA aprirono al mondo il servizio con il nome SPS (Standard Positioning System), ma
differenziato da quello militare denominato PPS (Precision Positioning System). In pratica veniva introdotta la
SA (Selective Availability) che introduceva nei segnali satellitari degli errori intenzionali.
Il GPS è stato creato a sostituzione del precedente sistema, il Transit, quando gli USA hanno rinunciato alla
Selective Availability ed hanno reso il primo sistema accurato quanto il secondo, ed è supportato da un
sistema di 24 satelliti artificiali.
Fino al maggio 2000, il segnale per uso civile veniva degradato per ridurre la precisione attraverso la Selective
Availability (SA), consentendo precisioni nell'ordine di 100-150 m. Da quella data, invece, per decreto del
Presidente degli Stati Uniti Bill Clinton, è stata disabilitata la degradazione del segnale, consentendo la
precisione attuale che usualmente arriva anche a livelli inferiori a 1 m. Nei modelli per uso civile è presente un
dispositivo che inibisce il funzionamento ad altezze e velocità superiori a certi valori, per impedirne il
montaggio su missili improvvisati.
L'UE ha in progetto il completamento di una propria rete di satelliti (Galileo) per scopi civili, fra i quali il GPS.
Questo progetto ha una valenza strategica in quanto la rete americana è proprietà dei soli USA e in gestione
ad autorità militari, che potrebbero decidere di ridurre la precisione o bloccare selettivamente l'accesso al
sistema; un investimento e proprietà condivisi dagli Stati utilizzatori sono una garanzia di continuità,
accessibilità e interoperabilità del servizio.
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Il sistema di navigazione si articola nelle seguenti componenti:
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un complesso di 24 satelliti
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una rete di stazioni di tracciamento (tracking station)
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un centro di calcolo (computing station)
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due stazioni di soccorrimento (injection stations)
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un ricevitore GPS
I satelliti sono disposti su orbite inclinate di 55° rispetto al piano equatoriale (quindi non coprono le zone polari)
a forma di ellissi a bassa eccentricità. La loro quota è di 20 200 Km. Ciascun satellite emette sulle frequenze
