Precisione GPS al centimetro

Nel migliore dei casi la posizione rilevata da un ricevitore GPS ha un margine di approssimazione dell'ordine di alcuni metri.

Alcuni apparati molto costosi (sopra i 10-20mila euro) promettono una precisione maggiore, con un margine di errore attorno il centimetro. Il trucco sta nell'utilizzare due ricevitori GPS diversi ad una distanza fissa (uno da usare come "riferimento" in tempo reale) calcolando la differenza sul segnale piuttosto che sulla lettura calcolata della posizione. Tale trucchetto è chiamato RTK (real time kinematics).

Immagine 1: calcolo della posizione "triangolando" sulle distanze dei satelliti GPS "in vista".

Immagine 2: la ionosfera "rallenta" il segnale GPS, di fatto aggiungendo un margine di errore (da 10 a 300 metri).

Immagine 3: il metodo RTK confronta la fase dell'onda "carrier" (quella da 19cm) dell'apparato GPS in volo con quella dell'altro apparato a terra. Con un 5% di margine di errore, si ottiene un errore medio di circa un centimetro (5% di 19cm). Su Wikipedia c'è tutta la teoria per

Immagine 4: una volta che l'apparato GPS di bordo è "sincronizzato" con quello di terra, la precisione delle letture in volo può essere aumentata con i dati ricevuti da terra. La precisione può essere aumentata anche usando altre fonti (per esempio sistemi inerziali), facendo lievitare ulteriormente i costi.

Nota: i navigatori per autoveicoli "migliorano" la precisione facendo assunzioni sul proprio utilizzo (esempio: se negli ultimi tot secondi l'auto andava verso nord, allora dev'essere per forza nella corsia in direzione nord; non in mezzo alle campagne o sui binari del treno).

Il GPS è una specie di bestia mitologica: "in qualunque momento abbiamo la posizione!" e invece, fra stradine strette e palazzi alti, fra tunnel e garage, e tutte le volte che non sta con l'antenna ad abbondante vista di cielo, fa venire il mal di pancia. Il progetto presentato su Hackaday, per soli 900 dollari (di cui è facile supporre meno di 100 di hardware e più di 800 di software) fa l'RTK presumendo che entrambi i GPS siano "a vista di cielo" e le comunicazioni tra i due siano sempre ben sincronizzate (l'uso di Zigbee mi lascia un po' perplesso).

Applicazioni commerciali: non c'è ancora abbastanza "infrastruttura" per sviluppare applicazioni che richiedano "precisione al centimetro" (o anche "ai 10 centimetri") anche senza "vista di cielo". In un prossimo futuro vedremo sviluppare ognuno i propri sistemi di posizionamento (per esempio antennine in ogni angolo di ogni piano del supermercato, che trasmettano qualcosa di rilevabile se non dai GPS almeno da ricevitori su misura), anche perché lo spazio attorno alla terra è già affollato ed è costoso da affollare ancora.