Doverosa Premessa

In questa pagina si esprimono giudizi personali e contestabili, non si fa pubblicità a nessuno e sarei molto felice di sentire altre campane, visto che l'esperienza di ciascuno è limitata.

Storia del Gps - Il sacrificio dei coreani

Pare che l'uso comune del Gps sia dovuto all'involontario sacrificio di 269 fra passeggeri ed equipaggio del volo coreano KAL007 abbattuto dai Sovietici il primo settembre del 1983 perché aveva invaso, pare involontariamente, lo spazio aereo dell'URSS.
Involontariamente o su spinta del governo USA per testare le difese antiaree in Siberia (così si difese l'Unione Sovietica) non ci è dato saperlo, sta di fatto che l'ondata di proteste a livello mondiale fu enorme.
Non potendo essere la risposta USA una condanna all'URSS (perché nel caso fosse successo su suolo americano la risposta sarebbe stata identica), l'allora presidente degli Stati Uniti Ronald Reagan decise di aprire all'utilizzo pubblico il sistema GPS-NAVSTAR, costruito negli anni '70 per scopi militari dal Dipartimento Difesa USA, con lo scopo di migliorare la localizzazione degli aeromobili e, di conseguenza, la sicurezza dei voli.
C'è da dire che mai una mossa propagandistica ha sortito effetti tanto elogiabili.

Nozioni tecniche - Teoria (da marciapiede) e funzionamento (anche più semplificato)

I ricevitori Gps sfruttano una 'costellazione' di circa 25 satelliti artificiali (ci sono le 'riserve' ...) che ruotano attorno la terra a più o meno 20000 Km di altitudine (Grazie a JHS per la segnalazione...) su orbite opportunamente scelte in maniera da averne sempre potenzialmente 6 in vista. La costellazione Gps ruota su orbite più basse dei satelliti meteorologici quindi ogni satellite non è fermo rispetto la terra, ma compie circa due giri attorno la terra al giorno.
I dati più importanti che i satelliti trasmettono, ogni circa 30 secondi, sono nominativo, data e ora, più (per 'riempire' il resto dei 30 secondi), una serie di dati - almanacco ed effmeridi - che servono ai ricevitori per conoscere l'esatta posizione dei satelliti.
Il ricevitore desume la sua posizione valutando quali satelliti riceva (una certa serie di satelliti può essere ricevuta solo in una zona limitata del pianeta), con che potenza il segnale arrivi (il segnale decresce in potenza allontanandosi dal satellite in maniera abbastanza lineare o quantomeno ben calcolabile) e quale sia la differenza fra l'ora che l'orologio interno segna al momento della ricezione del segnale e l'ora di trasmissione indicata nel segnale stesso, procedendo per previsioni ed errori successivi. Quando un ricevitore è in grado di 'indovinare' a che ora e con che potenza arriverà il segnale successivo (e il segnale conferma la previsione) è chiaro segno che la posizione che dice di avere è corretta.
Considerando che almanacco ed effemeridi sono trasmessi a "spezzoni" (per trasmettere un almanacco completo servono ad esempio 25 messaggi - 12 minuti e mezzo, divisi per il numero di satelliti ricevuti - e un po' meno per le effemeridi), si capisce perché un ricevitore può impiegare anche minuti per dichiarare la propria posizione 'corretta' (fixing) ed iniziare la sua attività di tracciamento. (Da notare che questo limita l'utilizzo del Gps come strumento di rilevazione emergenze: spesso impiega troppo tempo a dare una posizione precisa, e, quando riesce, spesso è tardi...).
Questi brevi cenni sul funionamento del GPS-Navstar dovrebbero essere sufficienti per un utilizzo normale. La realtà è decisamente più complessa, chi fosse interessato a maggiori dettagli può leggere le relative pagine Wikipedia sia italiano che inglese. Quella inglese è decisamente più completa ed esaustiva.

Palmari e Gps (con tanto di cappello...)

Piccolo cappello: non ho mai lavorato con un ricevitore Gps vero e proprio (Garmin, Magellan, ...). Solo con PDA o cellulari con ricevitore Gps integrato o bluetooth.
A differenza di un ricevitore Gps Palmare, lavorare con un PDA consente di usare vari software e mappe senza essere per forza legati a quelli nativi del palmare e (di solito) lo schermo è più grande e dettagliato.
In più un PDA serve a tante altre cose (ascoltare musica, controllare la mail, giocare a campo minato...) e, spesso, costa meno di un Gps palmare.
Di contro i PDA hanno di solito autonomia minore (anche giocando con tutti i possibili risparmi enegetici) e talvolta (non a esperienza mia, ma a sentire gli altri...) una qualità inferiore nel ricevitore (perdite di segnale, precisione degradata, ...). In più i PDA sono spesso un po'più imgombranti e vistosi da tenere attaccati ad un manubrio e non hanno quasi mai, come accessori, attacchi specifici per i manubri e bisogna fare un po'di buon artigianato. Se poi non hanno il ricevitore integrato ma uno esterno bluetooth bisogna considerare anche il rilevante consumo di batteria della trasmissione bluetooth, sia lato PDA che lato ricevitore GPS.
Ciò detto io classifico i SW (Software) Gps per PDA in tre grandi categorie (i ricevitori Gps Palmari hanno un software apposito e quello rimane, salvo aggiornamenti previsti dalla casa produttrice) :

1. Sw stradali
   
2. Sw fuoristrada
   
3. Dash, trip computer, ...

Va detto la divisione è abbastanza personale e un tantino bizantina: mentre fra i SW di categoria 1 e gli altri c'è una certa differenza, spesso i software di tipo 2 e 3 sono gli stessi, solo che alcuni hanno la parte '2' fatta meglio e sono carenti lato '3' o viceversa.
In più esistono alcuni nuovi SW (ad esempio TwoNav della CompeGPS) che dovrebbero essere classificati come tipo 1, 2 e 3. Fanno, cioè, praticamente tutto.

[Digressione filosofica]
Secondo me, allo stato dell'arte, i SW che provano di fare tutto lo fanno abbastanza male.
Io sono legato alla vecchia filosofia Unix-GNU: un software, una funzione, fatta bene. Capisco che commercialmente paghi di più sia per il produttore che per il cliente fornire una soluzione omnicomprensiva che permetta (e vincoli) l'utente ad usare un solo SW. Se ne compra uno, se ne usa uno col bello e il cattivo tempo. Però esigenze diverse richiedono approcci diversi e questa soluzione richiede quadrature del cerchio piuttosto difficili.
[Fine Digressione filosofica]

Tornando a noi, la grande differenza fra i SW tipo 1 e il tipo 2 sta nelle mappe che usano. Il tipo 3 di fatto non usa mappe. Per cui, affrontiamo il problema dal lato delle mappe.

Sw Stradali

I Sw stradali (lo dice il nome stesso) si usano su strada (asfaltata).
Non usano delle mappe 'simil-cartacee' come i SW fuoristrada ma dei database geografici che le approssimano a dei reticoli di strade percorribili. 
Con questa soluzione le tratte di strada censite hanno più informazioni delle mappe cartacee: il collocamento dei civici, le precedenze, i semafori, le percorribilità, i limiti di velocità, fino ai dati medi di traffico e altri dati di varia umanità.
Il grande punto di forza dei SW stradali è che, gestendo questi dati, sanno calcolare il percorso ideale fra il punto in cui ci si trova e il punto di arrivo dichiarato. 
La sfida frai vari produttori di SW è proprio nella qualità del motore di generazione percorsi e, fra i produttori di cartografia (in linea di massima  sono due: Navteq e TeleAtlas) nella quantità e nell'affidabilità dei dati utili che forniscono ai produttori di SW, nella copertura e nell'aggiornamento.
Di contro con questi tipi di SW non è possibile decidere di tagliare per un argine o chiedere che siano di aiuto quando si sta salendo per un sentiero alpino. Sono concepiti per la circolazione stradale ed autostradale, non per l'escursionismo o il trekking. Per uso ciclistico sono utili nel cicloturismo, magari all'estero, o per girare per le ciclabili lato strada.
Inutile dire che i database che usano non sembrano essere intercambiabili ma strettamente legati ad un preciso SW. Anche se di fatto i produttori di cartografia sono solo due, non è possibile (o per o meno non è semplice) utilizzare i database di un SW in un altro. Spesso le cartografie hanno delle incompatibilità anche fra le diverse versioni dello stesso SW.
A mio avviso il migliore al momento è TomTom, soprattutto perchè di solito i percorsi che ritorna sono abbastanza ragionevoli.
Collaudare un software di questo tipo non è difficile: basta inserire un punto di partenza e di arrivo noti (casa-ufficio, per esempio, oppure casa-località di montagna o di mare preferita) e vedere se il percorso che dà è quello che ci si aspetta e siamo soliti fare o se l'alternativa prevista è ragionevole e magari controllare, la prossima volta, se non abbia ragione lui.

Sw Fuoristrada

I Sw Fuoristrada sono concettualmente molto più semplici, almeno nelle funzioni base: caricano una mappa georefenziata e ti dicono semplicemente, se sei nella zona definita dalla mappa, in quale punto della mappa stessa ti trovi.
Una mappa può avere svariate provenienze: si può comprare su carta o disegnare a mano, scansionare, georeferenziare ed inserire. Il problema principale è proprio la georeferenziazione, ovvero i dati che bisogna allegare all'immagine per indicare a quali coordinate geografiche corrispondano i pixel della mappa stessa, in maniera che il SW sappia con quali criteri la mappa è stata disegnata (dimensioni, scala, proiezione, datum, ...) e possa indicare con correttezza il punto nel quale ci si trova.
Di solito chi fornisce le mappe fornisce anche i dati di georeferenziamento: ad esempio l'Archivio Cartografico Regionale dell'Emilia Romagna fornisce le proprie tavolette CTR in formato Raster TIFF con allegato ad ognuna il file TFW con i dati necessari, mentre il Ministero dell'Ambiente  (Portale Cartografico Nazionale) fornisce le vecchie carte militari IGM (aggiornate a quasi un secolo fa ma ancora ottime per i sentieri e gli stradelli di campagna) in formato ECW (immagine con georeferenziazione inclusa), portabile e utilizzabile in quasi tutti i SW fuoristrada. 
Esistono anche versioni digitali delle mappe dei sentieri alpini sia della Tabacco che della Kompass, entrambe accuratamente referenziate.
Lati positivi di questo approccio: non ci si perde mai, si sa sempre dove si sia (anche se si è sperduti in un bosco) e le mappe sono, in linea di massima, meno costose e più portabili (le mappe IGM del MinAmbiente sono gratis).
Lati negativi: per il programma una mappa è solo un'immagine, quindi non c'è modo (diretto) per essere condotti da qualche parte precisa.
O meglio: è possibile, prima di partire, indicare una serie di punti (waypoints) sulla mappa, metterli in una determinata sequenza (rotta) e chiedere al programma di seguire la rotta.
Una volta avviata la "navigazione secondo rotta" il programma indicherà direzione, distanza, tempo di arrivo previsto al prossimo punto e una volta raggiunto questo passerà al successivo. C'è da considerare però un dettaglio: la rotta è da considerarsi di tipo aeronavale, nel senso che la direzione indicata fra due waypoints sarà sempre quella "in linea d'aria" per cui, per avere indicazioni precise, bisogna mettere molti waypoints, almeno uno in ogni curva significativa o, proprio al minimo assoluto, ad ogni bivio, oppure accontentarsi di avere un'indicazione della direzione che non rispetta sempre le curve della strada, ma indica la traiettoria "che sarebbe da tenere" per andare direttamente al waypoint successivo.
Molto migliore è invece il risultato se invece delle rotte si usano le tracce. Mentre si gira con il Gps è possibile (direi che sia lo standard) chiedere al Gps di salvare la traccia del percorso effettuato, salvando in automatico un waypoint ogni pochi secondi. In questo modo è possibile, se si ripete il percorso o lo si ottiene da qualcuno che lo ha già effettuato, avere sulla mappa una linea continua con la traccia esatta del percorso da effettuare.
Oltre al sellino Pedalalenta (ci siete già, abbiate la buona creanza di non cliccare, se non volete ripartire da capo....) che offre (ove possibile) sia le rotte che le tracce dei propri percorsi in programma, esistono anche siti dai quali è possibile scaricare gratuitamente un gran numero di tracce pubblicate da altri utenti, quali, a puro titolo di esempio, Giscover, piste-ciclabili.com, oppure siti istituzionali che offrono questo servizio, come SentieriWEB della regione Emilia Romagna.
Queste sono, pressappoco, le caratteristiche comuni a tutti i Sw fuoristrada.
Al momento, quello che ritengo migliore è CompeGPS Land, anche se di una incollatura rispetto al precedente che ho testato, OziExplorerCE.
C'è da dire che di OziExplorerCE è da poco uscita una nuova versione, con caratteristiche sia estetiche che di utilizzo di tutto rispetto. Purtroppo manca ancora la funzione che io considero fondamentale: la gestione "track up" della mappa, ovvero la capacità di ruotare la mappa in maniera da tenerla orientata nel verso della percorrenza. C'è la controindicazione che spesso le scritte risultano capovolte, ma, per lo meno, se la traccia ruota verso destra significa che si deve voltare a destra, senza dover calcolare mentalmente la rotazione della mappa.

Dash, trip computer, ...

A questa categoria afferiscono quei programmi che non hanno parte cartografica o, se ce l'hanno, non è fatta sufficientemente bene per competere con i Sw Fuoristrada. Si usano come ciclocomputer, mentre ci si allena o si percorrono strade note, per tenere sotto gli occhi dati come la velocità istantanea, la velocità media, i tempi di percorrenza, la pendenza, fino a dati in apparenza più esotici come l'ora di alba o di tramonto (utile se si deve pianificare se sia il caso di fermarsi e mettere la tenda o cercare di arrivare al paese successivo prima che faccia buio) il CrossTrackError e la Velocity Made Good. Attualmente sto testando GPSTuner, che sarebbe un completo SW fuoristrada, ma con una gestione mappe migliorabile, mentre bussola e ciclocomputer sono veramente di squisita fattura. Da sottolineare anche una elegantissima gestione dei grafici (velocità, altitudine, accelerazione, ...)
Diciamo che sono programmi (come il concorrente GPSdash) nati quando i gps si usavano in nave, quindi con necessità cartografiche limitate (non serve a molto indicare un puntino rosso in uno schermo azzurro mare), ma con la necessità di dare ottime statistiche di viaggio e una chiara indicazione della bussola e della rotta da tenere. C'è da dire che anche TomTom, CompeGPS Land e OziExplorerCE hanno una parte di dash, ma come dicevo sono, in quell'aspetto, o rudimentali o decisamente ineleganti. A dire il vero OziExplorerCE promette con la versione 2.x di fare faville, ma non ho ancora avuto modo di vederlo in azione.

Curiosità

In realtà il GPS 'civile' è una versione ridotta del sistema Navstar, per due precisi motivi, che, a dire il vero, oggi sono ampiamente superati.
In primo luogo non tutti i dati Gps inviati dai satelliti sono stati divulgati. Solo il dato 'grossolano'(C/A Code) è aperto, mentre i dati precisi (P(Y) code) sono rimasti criptati a solo uso dei militari USA.
Oggi però l'avanzamento della tecnologia ha fatto sì che anche con il solo dato 'grossolano' sia possibile, con accurate tecniche di analisi (Augmentation), ottenere un dato di posizionamento decisamente assai elevato, meglio ancora di quanto lo fosse il dato preciso al momento in cui il Gps è stato aperto al pubblico.
Oggi, infatti, anche senza i dati della rete WAAS/EGNOS che dovrebbero dare dati ultraprecisi, è possibile avere un posizionamento nell' ordine di pochissimi metri, anche sotto il metro, talvolta.
Mi è capitato, con carte precise, di riuscire a rilevare lo spostamento di corsia in autostrada.
In secondo luogo, nella versione pubblica del Gps esisteva un'opzione, la SA (Selective availability) che conseniva al Dipartimento della Difesa Usa di 'sballare' i dati del Gps in zone precise del globo per danneggiare eventuali nemici che usassero il sistema Gps per, ad esempio, guidare missili a lungo raggio. Infatti sono noti casi, durante la prima guerra nel Golfo, di navi o barche che anche nel sud del Mediterraneo si trovavano palesemente fuori rotta per questo motivo. In realtà la SA si è rivelata un'arma-boomerang. Infatti nel prosieguo della missione Tempesta nel Deserto e nelle campagne successive (Somalia, Afghanistan, Bosnia, ...) spesso unità Usa o Nato, non avendo sufficienti ricevitori Gps militari, facevano uso di ricevitori civili, trovandosi in gravi difficoltà. Per questo motivo il primo maggio del 2000 il presidente Bill Clinton ha annunciato che la SA sarebbe stata definitivamente posta a zero ovunque.
In seguito è stato annunciato che il nuovo sistema GpsIII non avrà la SA.
Esistono anche sistemi alternativi al Gps-Navstar, quali il Russo Glonass (ormai in disuso), il Galileo (Euro-Cino-Israelo-Afro-Ucraino), che sarà operazionale fra (forse) 5-6 anni, l'IRNSS Indiano e il giapponese QZSS. Se qualcuno mi manda un ricevitore e mi sponsorizza una spedizione vediamo di testarli...