NavSTAR
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Descrizione generale
Sigla dell'inglese Navigation Satellite with Time and Racing, sistema statunitense di aiuto alla navigazione spesso denominato genericamente GPS, oppure NavSTAR/GPS, basato sui segnali emessi da una costellazione di satelliti. Il NavSTAR permette di determinare in ogni punto del globo terrestre la posizione, la velocità, la quota di ciascuna stazione ricevente. Nato per esigenze militari (dalla navigazione di mezzi marini e aerei alla guida di missili da crociera e vettoristand off a medio raggio), l'uso del NavSTAR è stato esteso al mercato civile all'inizio degli anni Novanta previa degradazione del segnale che consente precisioni inferiori a quelle militari. Il primo satellite NavSTAR 1 fu lanciato nel 1978 con un vettore Atlas; il primo impiego operativo bellico su larga scala si è avuto nel 1991 durante la guerra del Golfo, dove il NavSTAR si è rivelato strumento indispensabile per garantire accurati movimenti nel deserto iracheno e kuwaitiano a mezzi, unità di combattimento e singoli soldati.
Principio di funzionamento
La costellazione NavSTAR completa è costituita da 24 satelliti (21 operativi e 3 di riserva), che si spostano su sei orbite circolari di 20.182 km di quota, inclinate di 55° sull'Equatore. Il sistema copre tutto il globo in modo tale che da qualsiasi punto della Terra siano sempre visibili quattro satelliti contemporaneamente. I messaggi inviati a Terra, della durata di 30 secondi, contengono i parametri dell'orbita del satellite e le relative correzioni, le informazioni sull'orologio di bordo, alcuni termini correttivi per il calcolo del ritardo di propagazione del segnale, oltre che notizie sullo “stato di salute” del satellite. Inoltre ogni 6 secondi viene inviata una parola di riferimento, che contiene il tempo in cui il satellite ha iniziato a inviare la parola. È così possibile conoscere l'istante in cui si è verificato l'evento secondo il tempo locale del satellite. Tramite tale messaggio si può calcolare la distanza tra satellite e stazione ricevente. Una volta conosciuta la posizione istantanea del satellite e calcolata la sua distanza rispetto al ricevitore, si è in grado di ricavare le coordinate del punto di ricezione dei segnali. Il NavSTAR/GPS può essere usato per la determinazione in tempo reale dei dati di posizione di mezzi terrestri, navali e aerei, ma anche per le applicazioni geodetiche di elevata precisione. Esistono infatti ricevitori con i quali è possibile acquisire simultaneamente un numero variabile di segnali satellitari, consentendo il calcolo contemporaneo delle distanze tra il ricevitore e i vari satelliti. Il ricevitore è costituito da un'antenna in grado di acquisire i segnali provenienti dai satelliti e da una centralina portatile di controllo che è in grado di decodificare i segnali, misurare la variazione di fase dell'onda portante del segnale e registrare le informazioni per la successiva elaborazione numerica.