GPS: come funziona e applicazione nello sport

L’avvento del GPS, che è l’acronimo di “Global Positioning System”, ha indubbiamente rivoluzionato la vita moderna. Forse non è azzardato paragonarlo all’invenzione dei cellulari. Questa tecnologia è stata messa a punto dagli americani negli anni ’70 originariamente per fini militari e quindi a uso esclusivo dei soldati. Un po’ come è avvenuto per internet. Si sono dovuti attendere gli anni ’90 affinché anche i “comuni mortali” potessero usufruire del GPS, il cui totale controllo tuttavia ancora oggi rimane in mano statunitense. Per dovere di cronaca occorre dire che attualmente ci sono anche il sistema satellitare russo, il “Glonass” e quello europeo “Galileo” ideato in collaborazione con la Cina.

Funzionamento di un GPS

In orbita intorno alla Terra ci sono decine di satelliti. Il GPS si basa sul rilevamento simultaneo del segnale prodotto da 5 o più satelliti che ruotano in modo circolare a una quota di circa 20.000 km e che riescono a restituire 3 coordinate spaziali: altitudine, latitudine e longitudine. Il sistema funziona infatti mediante la triangolazione dei dati che si ottengono dai satelliti. È il più importante dispositivo contemporaneo di navigazione stradale, marittima e aerea dal momento che può contare sul supporto di almeno 24 satelliti artificiali (in totale ce ne sono 31 ma di questi solo 24 appunto sono funzionanti mentre gli altri si attivano solamente in casi di bisogno). Questi satelliti inviano segnali di continuo su due diversi canali: “L1” utilizzato per i civili e “L2” utilizzato dai militari.

L’unione fa la forza

Più satelliti ci sono e più un apparecchio fornito di ricevitore GPS sarà in grado di dare l’esatta posizione geografica in cui ci si trova anche grazie all’utilizzo di mappe precostituite e quindi, a esempio, nel caso dei navigatori per auto, si potrà avere l’indicazione del tragitto da percorrere per arrivare alla destinazione desiderata. Il GPS permette di avere un margine di esattezza di 10/20 m circa il posizionamento reale, se si prende come paragone un tratto pari a 1 km.
Sulla Terra a mandare e ricevere i segnali ci sono “8 stazioni di controllo dei satelliti” che funzionano in maniera combinata. Sono dislocate in luoghi di rilevanza strategica. Sono inoltre presenti 4 antenne che inviano ad ogni satellite tutti gli “aggiornamenti” in tempo reale.

GPS per tutti

Ed ecco i dispositivi ricevitori GPS che possono adoperare tutti: per l’uso civile oltre ai navigatori satellitari delle automobili ci sono altri apparecchi che oggi possono avvalersi di questa importante tecnologia: i “GPS Tracker” e i moderni pc, smartphone e tablet. I primi sono dei “localizzatori” che si possono anche indossare e che all’interno hanno un “chip GPS” che è capace di rilevare l’esatto posizionamento di chi li porta con sé o dell’oggetto a cui vengono “collegati”. I secondi anche vengono oggigiorno equipaggiati con il “chip GPS” che è possibile, all’occorrenza, attivare ed utilizzare per mezzo di software e app apposite, per diverse finalità. Ad esempio si può convertire temporaneamente uno smartphone in navigatore satellitare oppure attivando la funzione del GPS lo si può ritrovare facilmente nel caso in cui lo si perda “di vista”.

Il GPS e lo sport

In ambito sportivo, principalmente in quelle attività che in genere si svolgono all’aperto quali il running, il trekking, il ciclismo o la mountain bike, lo sci o le arrampicate, avere appresso un orologio GPS (in commercio sono ormai tantissimi gli sportwatch che ne sono dotati, un esempio in questa classifica) si rivela alquanto utile per la misurazione delle distanze e il relativo consumo di calorie, la possibilità di avere dati sul meteo (il GPS funziona con qualsiasi condizione meteorologica) o fare stime sui tempi di fine attività. E poi si può visualizzare il percorso man mano che lo si percorre e rifarlo a ritroso senza correre così il rischio di perdersi. Negli ultimi anni questa tecnologia viene usata anche nel calcio per “quantificare” il lavoro assegnato ai calciatori, ad esempio quando si deve misurare la frequenza degli esercizi con il pallone oppure, quando si corre senza il pallone, è possibile fare calcoli sulla velocità di corsa e valutare quanti scatti e rallentamenti si sono fatti. Questo perché il GPS non misura solo la posizione geografica ma anche la velocità con la quale ci si sposta. Ma non solo. Grazie a questi dati si possono calcolare diversi altri fattori come i valori della “potenza metabolica”, ossia un’unità che misura il “costo energetico del lavoro effettuato”.

Ma come funziona il GPS in un device adatto alla pratica sportiva tipo gli sportwatch?

È abbastanza semplice: il ricevitore GPS posizionato dentro il dispositivo capta nel medesimo istante sia il “segnale radio” trasmesso da tre satelliti (più un quarto che funziona da “salvagente”) sia la distanza di ogni satellite dalla Terra. Dalla misurazione dei tempi di percorrenza di questi tre segnali si riesce a calcolare esattamente o, come si è detto, con pochissimo scarto, il punto nel quale ci si trova. Occorre tuttavia dire che abbastanza di frequente, a esempio nel running, le misurazioni fornite dal GPS possano discostarsi con quelle segnalate su una mappa, dagli organizzatori di una corsa e così via. Questo avviene a causa di eventuali “fattori” che potrebbero, appunto, causare questa “distorsione” dei dati. Per citarne alcuni: la variabilità delle condizioni climatiche come cambio di temperatura, presenza di neve, pioggia, vento, caldo, sole ecc. che influenzano molto i rilevamenti del GPS così come la presenza nel tragitto da percorrere di eventuali “ostacoli” tipo edifici, centrali elettriche, curve, grandi specchi d’acqua ecc.; la maggiore copertura in termini di geolocalizzazione di alcune aree rispetto ad altre; i differenti tipi di dispositivi che si indossano e di conseguenza le differenti impostazioni che si inseriscono per il ricevimento del segnale.