E' ovvio che se non capisco una risposta questa mi sembra ad autoritatem, ma se ci si sforzasse di capirla verrebe tutto più facile. Tra l'altro lo sono anche quelle negli articoli linkati. "Non potrebbero esistere", "Non basta", ma chi lo dice, dov'è scritto se non nell'articolo stesso senza nessun riferimento se non la propria credenza?
Riguardo al GPS, se può far piacere, procediamo tanto non ho nulla da fare...(giusto per anticiparti la fine se non hai voglia di leggere, finisce che il tipo dell'articolo non può essere un fisico altrimenti saprebbe cosa è la propagazione dell'errore e non conosce il GPS altrimenti saprebbe che questo nasce a uso e consumo dei militari per i quali la accuratezza è basata su un certo fattore temporale di 99.7 ns e su un codice criptato lungo 1 settimana, quindi l'accumulo giornaliero di 48 microsecondi (10^(-6)) si può vedere non essere trascurabile; per i civili il fattore temporale è 997 ns, quindi 0.997 microsecondi)
Il sistema GPS si basa su una costellazione di 24 satelliti nominali (in realtà oggi 31) con 4 su ognuna delle 6 orbite equispaziate, di eccentricità circa 0.02, inclinazione rispetto all'equatore terrestre di circa 55° e quota di circa 20200 KM. Il ragionamento alla base è che se riesco a determinare la mia distanza da tre punti nello spazio allora la mia posizione può essere solo una di 2 posizioni possibili, che sono intersezione delle tre sfere centrate sui satelliti e di raggio pari alla distanza che le separa dal mio ricevitore. L'idea per calcolare queste distanze è quella di misurare il tempo di propagazione di un certo messaggio tra il satellite ed il mio ricevitore e moltiplicarlo per la velocità della luce. Escludendo il codice militare che viene trasmesso su frequenza L2 (pari se non mi sbaglio a 127 volte una certa frequenza derivata a bordo), ci interessiamo del codice civile trasmesso su L1 (154 volte la stessa frequenza ricavata a bordo dallo stesso oscillatore).
Ogni satellite trasmette sulla stessa frequenza L1 grazie ad una tecnica nota come CDMA (CodeDivisionMultipleAccess) o anche Spread Spectrum. Il concetto è questo, ogni satellite trasmette il suo messaggio di navigazione, una sequenza di 1 e 0 a 50 bit/s che, opportunamente decodificata, contiene informazione sui parametri orbitali più attuali del satellite che sta trasmettendo (si ripetono ogni 30 s), informazioni meno precise sui parametri di altri satelliti (Almanac Data, si ripetono ogni 12.5 min) e ogni 6 secondi un riferimento temporale relativo ad un certo bit noto nella sequenza del messaggio; cioè ogni 6 sec. arriva una sentenza del tipo "il bit pinco pallino è stato trasmesso all'ora GPS xyz". Per trasmettere tutti sulla stessa frequenza è come se criptassero (in realtà è una moltiplicazione tra i due codici che modula la fase della portante con shift di 180°, cioè una Binary Phase Shift Keying), ma in maniera nota a tutti (diversamente dal codice militare), il messaggio cosicchè all'arrivo possiamo pigliare il messaggio di questo o quel satellite utilizzando la decriptazione univoca per il determinato satellite (sono tutte note per ogni satellite e sono dette Sequenze di Gold). Il tempo di propagazione si calcola in pratica contando quanti shift di fase si hanno a partire da un determinato riferimento temporale a partire dal momento in cui si inizia a contare; cioè arriva una certa parte del messaggio, mi segno l'ora, conto gli shift finchè non mi arriva la parte in cui mi dice che ora era a bordo e per differenza conosco il tempo di propagazione.
Il motivo di questo casino è che il codice i cui shift vengono contati, detto C\A (Coarse Acquisition) è lungo 1023 bit e trasmesso a 1.023 Mbit/s quindi si ripete ogni millisecondo (10^(-3)). Nel codice militare invece, P (Precise), la sequenza dura una settimana ed è univocamente determinato ogni suo punto senza ambiguità, quindi si usa il codice c\a per "arrampicarsi" sul p in maniera veloce senza cercare dentro al p. L'altra differenza sostanziale rispetto al codice militare è che questo viene trasmesso a una frequenza di 10.23 Mbit/s.
Poichè sono note le durate dei singoli bit dei codici (997 e 97.7 ns, basta invertire le frequenze di trasmissione) e poichè, materialmente, contiamo il tempo contando gli shift di fase, è come se dovessimo contare il tempo a meno di 977 ns per il codice civile e 97.7 ns per quello militare.
Per fare questi conteggi abbiamo a bordo il nostro bell'oscillatore al quarzo, che però, necessariamente non avrà la stessa ACCURATEZZA degli oscillatori atomici a bordo dei satelliti, quindi dobbiamo tenere in conto quello noto come time bias, cioè un errore sistematico dovuto alla scarsa accuratezza del nostro contatore (che se potesse contare ogni 1000 ns costerebbe un pelino di più).
Quindi una volta contato questo tempo di propagazione (che contiene un errore), calcoliamo la distanza come:
c*dt = PS (pseudorange)
Giusto per la cronaca, un errore di 1 microsecondo nel calcolo del dt diventa, alla velocità della luce (circa 3*10^8 m/s), un errore di:
A questo punto che succede, per calcolare la nostra posizione ci servirebbe scrivere un sistema di 3 equazioni (non lineari) in 3 incognite (infatti l'ambiguità prima citata tra i due punti è caratteristica della non linearità e si risolve facilmente perchè uno dei due punti è in pratica sulla terra l'altro molto lontano), cioè la x, la y e la z della nostra posizione, valutate in un sistema di riferimento detto ECEF (Earth Centered Earth Fixed). L'idea però, per rimuovere l'errore sistematico del nostro orologio (molto più grande di un microsecondo, quindi per quanto visto catastrofico in termini di accuratezza spaziale) è quella di mettere questo errore come incognita nel sistema e quindi utilizzare un ulteriore satellite, quindi diventa 4 il numero minimo necessario al Position Fix.
Come si scrive il sistema di equazioni? Indicando con i la generica equazione e con err l'errore temporale sistematico dell'orologio, per i che va da 1 a 4 si scrive:
Dove xi, yi e zi sono le coordinate dell'i-esimo satellite nel momento dell'invio della parte di codice misurata valutate anch'esse nel sitema ECEF. Poichè la posizione del satellite, ricavata al tempo della trasmissione, è in un riferimento ECI (Earth Centered Inertial), bisogna prima fare una trasformazione di coordinate prima di inserire i valori nel sistema. Successivamente, la posizione soluzione delle equazioni verrà convertita in coordinate geodetiche per comodità (latitudine, longitudine e quota rispetto all'ellissoide WGS-84), cioè quelle effettivamente fornite dal GPS all'utente. I problemi però non finscono quì perchè questa è solo teoria e poichè le misure effettuate sulla posizione del satellite e tutto il resto sono anche affette, sicuramente, da errori non sistematici, detti casuali, se cercassimo di risolvere il problema così com'è non troveremmo alcuna soluzione. Inoltre, la possibilità di ottenere una soluzione accurata dipendono fortemente dalla geometria di osservazione dei satelliti, cioè alcune xi, yi e zi, anche se infinitamente precise possono non dare una soluzione, il che significa che geometricamente il problema non è più ben definito (ad es. se 3 satelliti sono allineati). Questa ultima caratteristica della geometria di osservazione dei satelliti è caratterizzata tramite un parametro detto GDOP (Geometric Dilution Of Precision).
Non posso entrare di più nel dettaglio ma l'approccio che si segue per risolvere entrambi i problemi consiste nel linearizzare il sistema di equazioni e risolverlo iterativamente. O si usa l'approccio cosiddetto del MINIMUM GDOP, cioè si scelgono tra quelli in vista quelli che minimizzano la diluizione di precisione geometrica oppure (ed ormai è quasi sempre così) si usa un approccio detto ALL IN VIEW, cioè si scrivono più equazioni che incognite e si risolve il sistema linearizzato con il metodo dei minimi quadrati che minimizza lo scarto quadratico medio della soluzione ottenuta rispetto a quella vera.
Infine, per concludere, poichè risolviamo un sistema di equazioni i cui termini noti erano già affetti da errore, questo errore si propaga sulla soluzione in maniera dipendente dalla matrice dei coefficienti del sistema e quindi l'accuratezza attesa non sarà mai quella valutata sulle pseudoranges ma peggiore a causa di questo fatto. L'accuratezza finale di posizionamento del GPS è quindi funzione dell'accuratezza a monte e della geometria di osservazione, del metodo matematico utilizzato per ricavare la posizione e dell'incertezza (errori casuali) sul calcolo numerico e sulle misure. Si pensi che già la sola somma di due valori misurati indipendentemente si porta appresso un'incertezza che è la radice quadrata della somma dei quadrati di quelle sulle due misure.
Da quanto detto, che mi sembra tutto sommato comprensibile e non dovrebbe aver lasciato fuori alcun dubbio, emerge chiaramente che 48 microsecondi non sono trascurabili se non facendo dei conti senza alcun senso logico.
Ora, questa era solo la parte di chiacchiera da bar, però mi preme sottolineare che semplicemente quanto scritto in quel link non ha alcun senso. Viceversa invito i presenti a ripropormi la loro spiegazione in italiano di quanto lì scritto. Aspetto una risposta coerente.
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