15 Gennaio 2022

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Perché servono 3 satelliti per il GPS?

Usando il Global Positioning System (GPS), ad ogni punto della Terra può essere dato un indirizzo unico: la sua latitudine, longitudine e altezza. Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha sviluppato i satelliti GPS come sistema strategico nel 1978. Ma ora, chiunque può raccogliere dati da essi. Per esempio, molte nuove auto hanno un ricevitore GPS incorporato. Questi ricevitori aiutano i conducenti a sapere esattamente dove si trovano, e possono aiutarli a non perdersi.

Il GPS è una costellazione di satelliti che orbitano a circa 11.000 miglia sopra la Terra e trasmettono segnali di onde radio ai ricevitori di tutto il pianeta. Determinando il tempo che impiega un segnale satellitare GPS a raggiungere il tuo ricevitore, puoi calcolare la tua distanza dal satellite e capire la tua esatta posizione sulla Terra. Sembra facile? In realtà è un processo molto complicato. Affinché il sistema GPS funzioni, è necessario avere orologi incredibilmente precisi sui satelliti e sui ricevitori, e bisogna essere in grado di accedere e interpretare i segnali di diversi satelliti orbitanti simultaneamente. Fortunatamente, i ricevitori si occupano di tutti i calcoli.

Affrontiamo prima il calcolo della distanza. I satelliti GPS hanno orologi molto precisi che dicono il tempo entro 40 nanosecondi o 40 miliardesimi (0,000000040) di secondo. Ci sono orologi anche nei ricevitori GPS. I segnali delle onde radio dei satelliti viaggiano a 186.000 miglia al secondo. Per trovare la distanza da un satellite a un ricevitore, usa la seguente equazione: (186.000 mi/sec) x (tempo di percorrenza del segnale in secondi) = Distanza del satellite dal ricevitore in miglia.

Il Global Positioning System (GPS) è una costellazione di satelliti che orbitano intorno alla Terra a circa 11.000 miglia nello spazio.

Il Global Positioning System (GPS) è una costellazione di satelliti che orbitano intorno alla Terra a circa 11.000 miglia nello spazio. I satelliti GPS in questa animazione non sono disegnati in scala. Tuttavia, le loro orbite e il loro orientamento rispetto alla Terra sono approssimativamente corretti. I satelliti GPS sono organizzati in sei diversi percorsi orbitali che coprono completamente la Terra. Guardando la Terra dall’alto verso il basso dal Polo Nord, le sei orbite sono distanziate a intervalli di 60 gradi. Guardando la Terra dall’equatore, ogni orbita è moderatamente inclinata a 50 gradi.

Pensala in questo modo: Quando gli operai edili iniziano a costruire, devono essere sicuri che l’area dove stanno costruendo sia libera da linee elettriche pericolose. La squadra di costruzione dovrà scoprire dove sono le linee elettriche e assicurarsi di non costruirci sopra. Per garantire il successo, la squadra deve conoscere le coordinate del sito di costruzione e delle linee elettriche locali. Il National Spatial Reference System (NSRS) fornisce un quadro per identificare queste coordinate. La squadra può quindi confrontare i due set di coordinate e assicurarsi che non si sovrappongano.

L’NSRS include marcatori posizionati tradizionalmente, o monumenti permanenti, dove le coordinate sono state determinate. Molti di questi marcatori sono dischi di ottone o bronzo (metalli che sopportano gli agenti atmosferici) e sono incastonati nel cemento o nella roccia. La maggior parte dei marcatori sono larghi circa 9 centimetri e hanno informazioni su NGS stampate sulla loro superficie. Altri sono fatti da lunghe aste d’acciaio, spinte fino al rifiuto (spinte nel terreno fino a quando non andranno più lontano). La parte superiore di ogni asta è poi coperta con una piastra metallica. Questo metodo assicura che il marchio non si sposti e che le persone non possano distruggerlo o rimuoverlo.

Con l’avvento del Global Positioning System (GPS), il posizionamento di questi marcatori è diventato molto più veloce e facile dei metodi tradizionali. Il posizionamento di questi marchi li lega a un dato specifico orizzontale o verticale, e quindi il marchio aiuta a definire l’NSRS. I dati di posizionamento dei marchi sono raccolti da topografi con ricevitori GPS molto precisi e sono poi caricati nel database NGS. Una volta che le coordinate del marchio sono inserite in questo database, sono disponibili per chiunque, e rende il NSRS disponibile a tutti.

Satelliti GPS e posizionamento: un satellite

Satelliti GPS e posizionamento - un satellite

Ci vogliono quattro satelliti GPS per calcolare una posizione precisa sulla Terra usando il Global Positioning System: tre per determinare una posizione sulla Terra, e uno per regolare l’errore nell’orologio del ricevitore. Se tu fossi a 15.000 miglia da un solo satellite (satellite con la sfera rossa), potresti essere ovunque su una sfera rossa immaginaria che ha un raggio pari al numero di miglia dal satellite (15.000 miglia).

Satelliti GPS e posizionamento: due satelliti

Satelliti GPS e posizionamento - due satelliti

Quando si aggiunge un secondo satellite (satellite con la sfera verde), a circa 12.000 miglia di distanza, si può essere solo dove queste due sfere immaginarie si intersecano (il cerchio bianco).

Satelliti GPS e posizionamento: tre satelliti

Satelliti GPS e posizionamento - tre satelliti

Quando aggiungi un terzo satellite (satellite con una sfera blu) puoi avvicinarti a trovare la tua posizione esatta sulla Terra. Immagina di essere a 14.000 miglia dal terzo satellite. In questa situazione, ci sono solo due punti (i due punti bianchi) dove potresti essere. Questi punti sono dove la sfera delle 14.000 miglia si interseca con le sfere delle 15.000 miglia e delle 12.000 miglia.

Satelliti GPS e posizionamento: quattro satelliti

Satelliti GPS e posizionamento - quattro satelliti

Per correggere l’errore di orologio del ricevitore GPS e trovare la tua posizione precisa, è necessario utilizzare un quarto satellite (il satellite con la sfera gialla). Con il quarto satellite, i piccoli errori di temporizzazione da tutti e quattro i satelliti al punto sulla Terra sono stati aggiustati, e la tua posizione esatta sulla Terra (il punto viola) può essere determinata.

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Perché sono necessari 3 o più satelliti per far funzionare il GPS?

Hai bisogno di quattro satelliti perché ogni dato da un satellite ti mette in una sfera intorno al satellite. Calcolando le intersezioni puoi restringere le possibilità a un singolo punto. L’intersezione di tre satelliti ti colloca su due punti possibili. L’ultimo satellite ti dà la posizione esatta.

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Perché tre satelliti sono necessari nella trasmissione di informazioni?

Tre satelliti sono necessari ai ricevitori per determinare la posizione, mentre il quarto migliora la misurazione e fornisce la possibilità di calcolare l’elevazione.

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Quanti satelliti sono necessari per un GPS?

quattro satelliti
Un orologio atomico sincronizzato con il GPS è necessario per calcolare le distanze da questi tre segnali. Tuttavia, prendendo una misura da un quarto satellite, il ricevitore evita la necessità di un orologio atomico. Così, il ricevitore utilizza quattro satelliti per calcolare latitudine, longitudine, altitudine e tempo.

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Perché abbiamo bisogno di 4 satelliti per il GPS?

4) Hai bisogno di almeno 4 satelliti GPS in linea di vista Il numero magico è 4 a causa del modo in cui il GPS calcola la tua posizione esatta. Ogni satellite invia un segnale che include 1) l’ora esatta in cui il segnale viene inviato e 2) la posizione esatta del satellite rispetto al centro della Terra.

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Quanti satelliti GPS ci sono 2021?

All’11 novembre 2021, c’erano un totale di 30 satelliti operativi nella costellazione GPS, senza includere i ricambi in orbita dismessi.

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Perché sono necessari almeno tre satelliti GPS per tracciare e localizzare la posizione di un escursionista?

Per individuare con precisione la sua posizione, il GPS deve seguire quattro satelliti. Quattro satelliti sono necessari perché il ricevitore deve determinare la sua posizione (latitudine, longitudine, altitudine) e correggere il suo errore di orologio.

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Di quanti satelliti abbiamo bisogno per ottenere una posizione corretta Perché?

Satelliti GPS e posizionamento: un satellite Ci vogliono quattro satelliti GPS per calcolare una posizione precisa sulla Terra usando il Global Positioning System: tre per determinare una posizione sulla Terra e uno per correggere l’errore dell’orologio del ricevitore.

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Quanti satelliti compongono il GNSS?

Il sistema pienamente operativo è composto da più di 24 satelliti.

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Qual è il numero minimo di satelliti necessari?

Sono necessari 24 satelliti per garantire che un fix di posizione possa essere ottenuto da qualsiasi utente, in qualsiasi punto della terra, in qualsiasi momento. (Una rete di 24 satelliti assicura che almeno quattro satelliti siano “visibili” in qualsiasi punto della terra in qualsiasi momento). Otto satelliti sono utilizzati come ricambi in caso di guasto.

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Quanti satelliti morti ci sono nello spazio?

3.000 satelliti morti
Ci sono più di 3.000 satelliti e stadi di razzi morti che attualmente galleggiano nello spazio, e fino a 900.000 pezzi di spazzatura spaziale che vanno da 1 a 10 centimetri di dimensione – tutti abbastanza grandi da essere un pericolo di collisione e una potenziale causa di interruzione delle missioni dal vivo.

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Quanto costa un satellite?

Lanciare un singolo satellite nello spazio può costare da 10 a 400 milioni di dollari, a seconda del veicolo utilizzato. Un piccolo veicolo di lancio come il razzo Pegasus XL può sollevare 976 libbre (443 chilogrammi) nell’orbita terrestre bassa per circa 13,5 milioni di dollari.

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Quali satelliti usa il GPS?

Navstar è una rete di satelliti statunitensi satelliti che forniscono i servizi del sistema di posizionamento globale (GPS). Sono usati per la navigazione sia dai militari che dai civili. Questi 24 satelliti principali GPS orbitano intorno alla Terra ogni 12 ore, inviando un segnale sincronizzato da ogni singolo satellite.

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Qual è l’importanza del GPS?

Il GPS fornisce il metodo più veloce e preciso per i marinai per navigare, misurare la velocità e determinare la posizione. Questo permette di aumentare i livelli di sicurezza ed efficienza per i marinai di tutto il mondo.

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Qual è il numero minimo e massimo di satelliti GPS che possono essere visti da un ricevitore per determinare la sua posizione?

24 satelliti sono necessari per garantire che un fix di posizione possa essere ottenuto da qualsiasi utente, in qualsiasi punto della terra, in qualsiasi momento. (Una rete di 24 satelliti assicura che almeno quattro satelliti siano “visibili” in qualsiasi punto della terra in qualsiasi momento).

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Qual è il GPS più preciso?

A giudicare strettamente dai numeri, Galileo è tecnicamente il sistema di navigazione satellitare migliore e più preciso che esista. Tuttavia, è anche il più giovane e non è ancora completo al 100%, quindi non abbandonerei ancora il GPS.

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