Apri una mappa e il puntino blu compare quasi subito, a volte preciso al metro, a volte con un cerchio largo un isolato. Dietro quel puntino ci sono più tecnologie che lavorano insieme. Sapere come funzionano aiuta a capire quando fidarsi della posizione, perché la batteria cala in certe app e come migliorare la precisione.
GNSS: non solo GPS
GPS è il nome del sistema satellitare statunitense, ma ormai si usa per indicare tutta la categoria. Il termine corretto è GNSS (Global Navigation Satellite System), che comprende:
- GPS, statunitense;
- Galileo, europeo;
- GLONASS, russo;
- BeiDou, cinese.
Gli smartphone moderni ricevono più costellazioni insieme. Più satelliti visibili significano una posizione più stabile, soprattutto in città, dove gli edifici coprono parte del cielo.
Come si calcola la posizione
Ogni satellite trasmette continuamente un segnale con l'ora esatta di invio e i dati della propria orbita. Il ricevitore nel telefono misura quanto tempo impiega il segnale ad arrivare e da questo ricava la distanza da quel satellite. Con almeno quattro satelliti può calcolare latitudine, longitudine, altitudine e correggere l'errore del proprio orologio, che non è preciso quanto quelli atomici a bordo.
Il punto debole è che il segnale arriva debolissimo. Basta poco per disturbarlo: tetti, gallerie, vegetazione fitta e soprattutto i riflessi sui palazzi. Un segnale che rimbalza su una facciata compie un percorso più lungo e fa sembrare il satellite più lontano di quanto sia. È per questo che nei centri storici il puntino a volte salta sul marciapiede opposto.
Doppia frequenza
Molti telefoni recenti ricevono i segnali satellitari su due frequenze (per esempio le bande note come L1 ed L5 per il GPS, E1 ed E5a per Galileo). Confrontare le due frequenze aiuta a correggere gli errori introdotti dall'atmosfera e a riconoscere meglio i segnali riflessi. Il risultato pratico è una posizione più affidabile in città.
A-GPS: partire più in fretta
Un ricevitore che parte da zero deve scaricare dai satelliti i dati delle orbite, e questo può richiedere minuti. L'A-GPS (GPS assistito) scarica queste informazioni via Internet, tramite la rete mobile o il Wi-Fi, e permette al telefono di sapere subito quali satelliti cercare e dove. Per questo la posizione arriva in pochi secondi anche dopo un viaggio in aereo, e arriva più lentamente in un luogo senza connessione.
Wi-Fi e celle: la posizione senza cielo
Al chiuso i satelliti si vedono male o per niente. Il telefono usa allora altre fonti:
- reti Wi-Fi: i servizi di localizzazione di Google e Apple mantengono enormi database di reti Wi-Fi associate a posizioni approssimative. Il telefono vede quali reti ci sono intorno, con quale intensità, e stima dove si trova, anche senza collegarsi a nessuna;
- celle della rete mobile: l'antenna a cui il telefono è agganciato dà una posizione approssimativa, più precisa in città dove le celle sono piccole, molto meno in campagna;
- Bluetooth: piccoli trasmettitori chiamati beacon possono indicare la posizione all'interno di negozi, musei o aeroporti.
Il sistema operativo combina tutte queste fonti con i sensori del telefono, come accelerometro e bussola, e mostra il risultato insieme a una stima dell'incertezza: è il cerchio azzurro intorno al puntino.
Fonti a confronto
| Fonte | Precisione tipica | Dove funziona |
|---|---|---|
| GNSS a cielo aperto | pochi metri | all'aperto |
| GNSS in città | da pochi metri a decine | strade con edifici alti |
| Wi-Fi | da qualche metro a decine | aree abitate |
| celle | da centinaia di metri a chilometri | ovunque ci sia copertura |
Precisione e consumi
Il ricevitore satellitare consuma energia, soprattutto se resta acceso a lungo. Le app di navigazione e di allenamento lo tengono attivo di continuo; altre app chiedono solo una posizione approssimativa ogni tanto. Per questo iOS e Android permettono di concedere a ogni app:
- la posizione precisa oppure solo approssimativa;
- l'accesso solo mentre l'app è in uso oppure sempre.
Per un'app meteo la posizione approssimativa basta e avanza. Per la navigazione serve quella precisa, ma solo durante l'uso.
Come migliorare un fix impreciso
- Attivare il Wi-Fi anche senza collegarsi: aiuta il posizionamento in città.
- Calibrare la bussola quando la mappa indica la direzione sbagliata, seguendo le istruzioni dell'app.
- Spostarsi verso uno spazio più aperto se il puntino salta tra le vie.
- Togliere custodie metalliche o supporti che coprono la parte alta del telefono.
- Concedere all'app la posizione precisa, se serve davvero.
In sintesi
- Il telefono riceve più sistemi satellitari insieme: GPS, Galileo, GLONASS e BeiDou.
- Gli errori in città nascono soprattutto dai segnali riflessi sugli edifici.
- L'A-GPS usa Internet per accelerare l'avvio; la doppia frequenza migliora la precisione.
- Al chiuso la posizione deriva da reti Wi-Fi, celle e beacon Bluetooth.
- Si può concedere a ogni app solo la posizione approssimativa e solo durante l'uso.
