[FOCUS] La verità (spiegata) del barometro
sul Galaxy Nexus e l’affascinante mondo
della navigazione satellitare …
Il titolo di questo articolo, il cui stile è vagamente ispirato al mondo della letteratura, dovrebbe darvi alcune indicazioni fondamentali:
- Che non è il riportare solo una notizia
- Che non sarà una cosa breve … ma se avrete la pazienza di leggere, credo vi sarà molto utile
Prologo:
Non appena finita la presentazione del Galaxy Nexus, fatto il pieno di news, ne volli parlare subito il giorno dopo ad un mio amico che lavora nell’aeronautica militare, nell’aeroporto di Guidonia non lontano da casa mia. Questo mio amico, lavora molto nella manutenzione degli aerei e soprattutto ha a che fare con molti strumenti di misura.
Quando gli parlai del nuovo Nexus, non appena dissi che nel comparto sensori era stato aggiunto un barometro, questo mio amico subito mi esclama: “Forte ! Adesso avrà a bordo un ottimo GPS capace di misurare con buona precisione anche la quota spaziale”. Io che mi ero fissato invece sul fatto che il barometro fosse direttamente legato alle previsioni metereologiche, questa affermazione mi aprì, subito nuovi scenari.
Poi qualche giorno fa, lessi la dichiarazione di Dan Morrill, Android Engineer, su Google+, che confermava l’affermazione del mio amico e cioè che la presenza del barometro, ha in realtà la funzione di aiutare il GPS a velocizzare il primo fix della sua posizione. Infatti il collegamento tramite GPS, comporta numericamente la soluzione di un insieme di equazioni lineari, a 4 dimensioni (latitudine, longitudine, altitudine e tempo). A causa del modo in cui il GPS funziona, questo può richiedere qualche minuto.
Si va molto più veloci se si ha già una stima della propria posizione e questo è il motivo dell’introduzione del “a-GPS” (GPS assistito), un sistema che partendo dalle informazioni fornite da una cella telefonica, la quale fornisce le coordinate approssimative della posizione dei satelliti visibili in quell’area, al nostro smartphone, è possibile ridurre la quantità di calcoli che si devono fare per agganciare i satelliti stessi. Qui è dove entra in gioco il barometro.
Le 3 dimensioni nello spazio sono latitudine, longitudine e altitudine. Il barometro (o altimetro barometrico che è forse la definizione migliore per definire il sensore presente nel Galaxy Nexus) fornisce una stima ragionevolmente vicina alla realtà, dell’altitudine. In questo modo si riducono le incognite, fornendo direttamente una delle 3 dimensioni, specialmente in combinazione con le informazioni 2D fornite dal aGPS e il primo fix si riduce quindi a pochissimi secondi.
Moltissimi blog ne hanno parlato, riportando più o meno fedelmente la spiegazione di Dan Morrill, detta più o meno nel modo in cui ve l’ho esposta, ma se andiamo a leggere bene il suo post, è qualcosa che comunque non ha trattato direttamente lui, infatti dice lui stesso nel post spiegando la presenza del barometro non direttamente correlata alla meteorologia: “o almeno così mi è stato detto” …
Io invece non ho riportato subito la notizia, perché con l’aiuto di questo mio competente amico, volevo fare un articolo che entrasse nello specifico dell’argomento. Molti di noi danno per scontati concetti come fix satellitare, A-GPS, Barometro … ma quanti di noi sanno come funziona davvero ?
In molti la presenza del barometro nel Nexus ha suscitato anche ilarità, bocciandolo come qualcosa di inutile e “molto marketing”, io invece voglio dimostrarvi che questa innovazione all’interno di uno smartphone, è invece qualcosa di tutt’altro che inutile e che farà la felicità di molti a cui piace la vita all’aria aperta.
Questo per dirvi che l’articolo, oltre a riportare una notizia, che certamente avrete già sentito, ha come scopo un approfondimento tecnico, che come mio solito piace fare, quando mi trovo davanti ad un argomento di interesse generale come questo e che credo sarà utile a tutti voi che ci scegliete anche per questo nostro volere in qualche modo offrire, dove possibile, qualcosa di diverso da quello che si legge in giro.
I concetti sono tutt’altro che facili ma come sempre il mio scopo è, attraverso i miei articoli, quello di renderli fruibili a tutti, e grazie anche alle competenze del mio amico, che mi hanno schiarito molti dubbi, spero di riuscirci anche stavolta.
Questo per dirvi: mettetevi comodi e allacciate le cinture, il viaggio tra i concetti della navigazione satellitare sta per iniziare … 
I – Domandina facile facile … cos’è un sistema GPS ?
Credo sia d’obbligo introdurre il concetto con un po’ di storia:
Il progetto GPS è stato sviluppato nel 1973 dagli USA per superare i limiti dei precedenti sistemi di navigazione, integrando idee di diversi sistemi precedenti, tra cui una serie di studi classificati degli anni ’60. Il GPS è stato creato e realizzato dal Dipartimento della Difesa statunitense ed originariamente disponeva di 24 satelliti. Il sistema è diventato pienamente operativo nel 1994.
Nel 1991 gli USA aprirono al mondo il servizio con il nome SPS (Standard Positioning System), con specifiche differenziate da quello militare denominato PPS (Precision Positioning System). In pratica veniva introdotta la cosiddetta Selective Availability (SA) che introduceva errori intenzionali nei segnali satellitari allo scopo di ridurre l’accuratezza della rilevazione, consentendo precisioni solo nell’ordine di 100-150 m. Tale degradazione del segnale è stata disabilitata dal mese di maggio 2000, grazie a un decreto del presidente degli Stati Uniti Bill Clinton, mettendo così a disposizione degli usi civili la precisione attuale di circa 10-20 m (anche se tra i due sistemi permangono delle differenze). Nei modelli per uso civile devono essere presenti alcune limitazioni: massimo 18 km per l’altitudine e 515 m/s per la velocità, per impedirne il montaggio su missili. Questi limiti possono essere superati ma non contemporaneamente. Nel maggio del 2010 è stato lanciato il primo satellite della generazione GPS-IIF.
Attualmente sono in orbita 31 satelliti nella costellazione GPS (più alcuni satelliti dismessi, ma che possono essere riattivati in caso di necessità).
I satelliti supplementari migliorano la precisione del sistema permettendo misurazioni ridondanti. Al crescere del numero di satelliti, la costellazione è stata modificata secondo uno schema non uniforme che si è dimostrato maggiormente affidabile in caso di guasti contemporanei di più satelliti.
24 satelliti, sono divisi in gruppi di quattro, su ognuno dei sei piani orbitali (distanti 60° fra loro) ed inclinati di 55° sul piano equatoriale, in orbita terrestre media, come potete vedere in una simulazione nell’immagine in alto;
II – Come funziona il GPS ?
Per spiegarvi il funzionamento, nella maniera più semplificata possibile, facciamo insieme … una partita a battaglia navale
Riportiamo quindi il tutto su un piano bidimensionale, prendendo un foglio di carta a quadretti e disegniamo una griglia di 9 quadrati che rappresenta il nostro spazio terrestre. Le coordinate (quadranti) potranno avere quindi i seguenti valori: A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3.
Poi facciamo finta di avere 4 satelliti sulle nostre teste, chiamati S1, S2, S3, e S4
Dovreste avere qualcosa di simile a questo:
Le linee rosse che rappresentano le distanze, come vedete in legenda, possono essere lunghe da 1 a 3 quadratini.
Nell’esempio dello schemino sopra, abbiamo preso in esame il satellite S1. La distanza con il quadrante C1 è di una linea, con il quadrante B2, 2 linee, con il quadrante C3, 3 linee e così via.
Ok, ora abbiamo definito il nostro spazio e le nostre regole di misurazione e quindi decidiamo di collocare un punto sulla mappa nel quadrante C2, come nell’immagine sottostante:
In questo punto, che ovviamente il nostro Nexus (tanto per stare in tema) non conosce, iniziamo a fare i nostri ragionamenti.
Come fa quindi il GPS a trovare questo specifico punto, immaginando che il nostro quadrante diviso in 9 settori, rappresenti il globo terrestre ?
Il ricevitore GPS effettua il fix, cioè ha la possibilità di ricevere dai satelliti il segnale univoco che li definisce.
Ipotizziamo che riceva il segnale dei satelliti: S1, S2, S3.
Che succede ?
Il Nexus rileva il satellite “S1″ che è distante 2 quadretti. Quindi potremmo essere sia in A2, che in B2, che in C2.
Il Nexus rileva il satellite “S2″ che è distante 1 quadretto. Quindi, potremmo essere sia in C1, che in C2, che in C3.
Il Nexus rileva il satellite ”S3″ che è distante 2 quadretti. Quindi, potremmo essere sia in A2, che in B2, che in C2.
Cosa otteniamo?
Come si nota dallo schema sotto, nel quadrato di sinistra, ogni satellite comunica con il ricevitore, trasmettendo la sua posizione “relativa” rispetto al ricevitore stesso (linee verdi, rosse e blu).
Nel quadrato di destra invece si vede come uno e un solo punto, ovvero il quadrato C2, riporta la presenza di S1, S2 e S3 nella condizione di VERA.
Quindi in base a questo schema molto semplificato, dove abbiamo spiegato il concetto di TRILATERAZIONE, abbiamo rilevato la posizione del nostro ricevitore GPS nel quadrante C2 del nostro finto globo terrestre. Colpito e affondato !
III – Rendiamo le cose un pochino più difficili
Come fa il GPS del nostro Nexus a sapere effettivamente quanto distano i satelliti dal terminale ? Come può un dispositivo con un’antenna così modesta fare tutto questo ?
Lo vediamo subito. Bisogna introdurre un’altra variabile importantissima da considerare: il TEMPO.
Per calcolare le distanze, gli inventori del GPS hanno fatto, ovviamente semplificando al massimo il concetto, un ragionamento di questo tipo:
Le onde radio inviate dai satelliti della costellazione del gps, viaggiano alla velocità della luce ossia ai 300.000 Km/secondo
Quanto tempo ci mettono ad essere captate dal nostro ricevitore?
La risposta a questa domanda, ossia, questo lasso di tempo, stima la distanza. Quindi da questa affermazione estrapoliamo la formuletta: d=t * c
dove d è la distanza, t è il tempo (orario) che in un dato istante viene rilevato dal satellite e c è la velocità della luce.
Prima di fare un esempio, però, facciamo una ulteriore specifica.
Siccome stiamo parlando di tempi MOLTO inferiori ai millesimi di secondo, occorre sapere che i satelliti montano per stimare un orario in maniera precisa, degli orologi atomici, tutti sincronizzati tra loro, (considerate che in tali orologi ci può essere l’errore di un secondo ogni 30000 anni !) nei quali, sempre per semplificare, avremo un orario di questo tipo:
Ore, minuti, secondi, decimi di secondo, centesimi di secondo, millesimi di secondo e così via …
Quindi, quando siamo a “mezzogiorno”, avremo una notazione tipo la seguente:
12:00:00:00:00:00:00 etc..
Perchè è importante una tale precisione?
La risposta è molto semplice. Infatti, se il nostro Nexus deve basarsi sull’orario per stimare quanto è lontano un satellite, appare chiarissimo quanto segue:
Ipotizziamo di avere un orologio sempre più preciso, capace di indicare unità di tempo sempre più piccole e calcoliamo insieme:
Prendiamo l’ esempio di un tempo di ricezione del segnale del valore di 0,3 secondi. Quindi se usiamo la formuletta spiegata sopra diventa:
d= 0,3 x velocità della luce. Calcoliamo :
0,3 secondi x 300.000 km/sec = 90.000 KM <— il ricevitore dista 90.000 KM dal satellite.
Ora, vediamo con un orologio più preciso :
0,3495 secondi x 300.000 Km/sec = 104.850 KM <— il ricevitore dista 104.850 KM dal satellite.
Ancora più preciso:
0,349523459 secondi x 300.000 Km/sec = 104857,0377 KM <— il ricevitore dista 104857,0377 KM dal satellite.
E’ evidente che maggiore è la precisione dell’orologio, maggiore sarà l’accuratezza del calcolo delle distanze e al contrario un errore anche di un milionesimo di secondo, può corrispondere ad una deviazione di alcuni KM !
Ora, se ciò è chiaro (è abbastanza facile come concetto), resta un solo ulteriore problema:
Se in un satellite è facile collocare un orologio atomico (non propriamente tascabile)… come ottengo la medesima precisione in un dispositivo come il Nexus che ha un’antennina ridotta ai minimi termini e risorse di calcolo limitate ?
Ovviamente, l’orologio interno del nostro gps (Il Nexus) non sarà mai preciso al dettaglio come un orologio atomico. Ma è proprio in virtù di questo che invece questa imprecisione diventa il nostro punto di “forza” !
Ebbene sì, perchè grazie ad un piccolo espediente, chi ha progettato il sistema GPS satellitare, fa in modo di avere ugualmente un ottimo grado di precisione.
Il “come”, sempre semplificando al massimo, è presto detto;
Tutti i satelliti, abbiamo detto, dispongono di un orologio atomico precisissimo, che segna la stessa identica ora per tutti i satelliti. Il nostro Nexus, invece, non può vantare la medesima precisione.
Quando un ricevitore Gps effettua un fix, ossia ha l’orizzonte libero e VEDE ALMENO 4 satelliti, procede come segue:
Attua una trilaterazione con 3 satelliti (come abbiamo visto precedentemente); effettua i calcoli e, in virtù della sua imprecisione sul tempo, ottiene un errore nella posizione di qualche decina di Kilometri;
Attua una seconda trilaterazione, escludendo un satellite dei 3 precedenti e prendendo una nuova misurazione con il quarto satellite; effettua una stima dell’errore e procede così PER MOLTE VOLTE sino a quando, finalmente non ottiene una serie di valori che dimostrano come in un punto soltanto l’errore è sempre ripetuto con lo stesso scarto, dovuto proprio alla imprecisione dell’orologio del nostro Nexus !
Ecco che ora, il nostro famoso punto C2 (vedi sopra) è stato identificato con un’ottima approssimazione.
Da qui a mostrare la vostra posizione su di una mappa, per il navigatore ora diventa piuttosto semplice.
Da questa prima guida abbiamo imparato che:
- Un gps, per funzionare al meglio, dunque, necessita di almeno 4 satelliti “visibili”.
- Il tempo necessario al primo FIX, quando accendiamo il GPS del Nexus, non è dovuto solo alla ricerca dei satelliti, bensì soprattutto ai calcoli necessari (e sono davvero tantissimi) a calcolare lo scarto temporale per eseguire una corretta valutazione delle distanze dei satelliti.
- Una presenza di più di 4 satelliti, ovviamente, aumenta un po’ i tempi di calcolo, però consente una più precisa collocazione spaziale sul globo terrestre del nostro terminale.
- Eventuali ostacoli alla ricezione dell’onda radio – che si chiama tecnicamente PRC (ossia Pseudo Random Code) e viaggia sulla frequenza di 1575,42 Mhz – riflettono o precludono la ottimale ricezione da parte del nostro terminale.
IV – Ok, facile a dirsi stare in uno spazio aperto e vedere almeno 4 satelliti … e in città ? O in montagna ?
In condizioni normali un GPS standard, (senza alcuna assistenza) acceso a freddo, è in grado di localizzare la propria posizione dall’accensione, purchè sia rispettata la condizione fondamentale che almeno quattro satelliti attivi siano ricevibili con un segnale affidabile, nell’arco di una decina di minuti circa, dopo l’accensione . In condizioni ideali questo è praticamente certo, ma in presenza di ostacoli come vegetazione fitta, edifici o montagne la ricezione può essere difficile; inoltre come sappiamo l’errore nella determinazione della posizione è maggiore se i satelliti sono vicini, situazione che si può facilmente verificare in città ma anche in boschi, valli strette, conche o canaloni.
Nell’immagine sotto, nella situazione A un ricevitore GPS è posto in campo aperto ed è in grado di ricevere tutti i segnali dei satelliti presenti nel suo cielo in quel momento.
In B lo stesso GPS in mezzo agli ostacoli è costretto a fare affidamento su tre soli satelliti, essendo i rimanenti coperti. Il settore più chiaro indica la ristretta fetta di cielo da cui il GPS è limitato a ricevere i segnali. La ridotta distanza angolare tra i satelliti rimasti può inoltre limitare ulteriormente la precisione della misurazione.
Che succede in questi casi ? Come si possono ridurre sia i lunghi minuti di attesa iniziali, che l’aggiramento del problema degli ostacoli ?
Per aiutare il GPS dei nostri smartphone più moderni e nel caso specifico del nostro fiammante Galaxy Nexus, entra in gioco il cosiddetto A-GPS, ovvero il GPS assistito.
Questo sistema consente di abbattere i tempi necessari al primo fix, proprio quando ci troviamo nei canyon urbani delle nostre città, o in strade che attraversano fitti boschi, o circondati da montagne.
Ed è proprio questa versione di GPS che ormai è presente in tutti gli smartphone di ultima generazione, proprio perché usando poche risorse anche di calcolo, è possibile ottenere informazioni sui satelliti che in quel momento sono visibili nell’area del nostro GPS utilizzando quello che per uno smartphone è normale utilizzare: la rete di celle di telefonia mobile. (per questo qualcuno di noi ogni tanto dice che il GPS gli prende anche in casa … in realtà non potrà mai essere vero ).
L’idea è questa: dato che ogni cella di telefonia mobile, ha una posizione fissa sul territorio, si fa in modo che sia la cella stessa a ricavare la posizione dei satelliti dell’area in cui è posizionata, istante per istante.
Quando un terminale A-GPS vuole conoscere la sua posizione, si collega tramite la rete cellulare (gprs o UMTS) ad un Location Server (che in genere è gestito dall’operatore mobile stesso), al quale viene inviata anche l’informazione sulla cella a cui l’utente è agganciato.
Dato che sono noti i satelliti in vista alla cella, si può assumere ragionevolmente che anche il terminale A-GPS veda gli stessi satelliti. In questa fase non importa avere una precisione estrema, al GPS basta sapere che io sono a Roma per conoscere quali sono i satelliti presenti nella mia zona.
Pertanto il server elabora una lista con i satelliti in vista, e la invia attraverso la rete dati, al terminale, che in questo modo sa già a quali satelliti potrà collegarsi e quindi poi può ricavare la propria posizione da essi attraverso i soliti calcoli di trilaterazione spiegati pocanzi. Quindi il primo fix si riduce dai minuti detti all’inizio per un GPS standard che non ha una mappa dei satelliti nella sua memoria , ad una manciata di secondi.
Nota: In realtà sul GPS tradizionale (entry level e non su uno smartphone per intenderci), per velocizzare il primo fix, in genere è possibile installare nella sua memoria, collegandolo ad un PC che glielo carica, un file che contiene le coordinate dei satelliti disponibili, ma questo file a causa del continuo spostamento dei satelliti è valido solo per poco tempo, quindi va aggiornato spesso.
V – Beh… allora non basta l’A-GPS ? A che mi serve un barometro ?
Qui il discorso inizia a farsi più complicato, ma in effetti fa comprendere come questo sensore, completi e renda efficiente al massimo il comparto GPS del nostro Galaxy Nexus (dico nostro … perché ormai è già mio, l’averlo fisicamente è solo una pura formalità ).
Il rilevamento delle coordinate spaziali del GPS, soprattutto della terza dimensione, abbiamo detto che deve avvenire in presenza di almeno 4 satelliti visibili e tracciabili. Quando siamo in posti dove scarseggia anche la rete cellulare, e in presenza di molti ostacoli (luoghi chiusi, fitto bosco, montagne, gole ecc.) diventa molto difficile effettuare un fix della posizione, tenendo conto che soprattutto la precisione dell’altitudine è la diretta conseguenza della geometria dei satelliti (il loro posizionamento nello spazio) e quindi c’è anche la diretta conseguenza di una continua fluttuazione dei dati altimetrici proprio perché i satelliti non sono geostazionari, ma orbitanti, e quindi essi cambiano continuamente la loro posizione.
La disposizione ottimale per il rilievo dell’altitudine, è quella in cui i 4 satelliti sono disposti ai vertici di un tetraedro virtuale con il centro coincidente con il centro della Terra.
Però sebbene in teoria sia ottimale, nella pratica non può avvenire, perché è ovvio che i satelliti debbano essere tutti al di sopra dell’orizzonte per essere ricevuti dal nostro terminale.
Un’altra posizione ideale dei satelliti per la rilevazione dell’altitudine, è quella in cui un satellite si trova allo ZENIT, ovvero sulla verticale diretta del nostro Nexus e gli altri 3 spaziati di 120° gradi tra di loro più bassi sull’orizzonte. Questa particolare disposizione ci da sicuramente un buon livello di precisione sul piano orizzontale, ma il dato dell’altitudine dipende completamente dal singolo satellite posto allo ZENIT.
Inoltre bisogna considerare che la Terra non è una sfera perfetta e nemmeno una sfera schiacciata ai poli e allungata all’equatore, così come ci hanno insegnato a scuola, ma assomiglia concettualmente ad una “patata”, poiché la superficie è piena di “bozzi” e “avvallamenti”.
Questa “patata” sulla quale tutti noi ci muoviamo, in geodesia, che è una disciplina appartenente alle scienze della Terra che si occupa della misura e della rappresentazione della Terra stessa, viene definita con il termine “geoide”.
Per geoide si intende, quella superficie lungo la quale la gravità agisce in maniera uguale su tutti i punti e quindi con buona approssimazione possiamo affermare che la superficie dei mari e degli oceani, corrisponde proprio al nostro geoide.
Il nostro geoide però abbiamo detto che ha comunque una forma molto irregolare, dovuta a tanti fattori come la massa della Terra, la gravità della luna, la forza centrifuga della rotazione terrestre ecc. ecc.
Quindi per la rilevazione delle coordinate GPS, non è possibile trovare un modello matematico che riesca a descrivere una “patata”, poiché ne verrebbe un sistema di calcolo complicatissimo e comunque incompleto.
Quindi i geniacci del GPS, per fare i loro calcoli, hanno dovuto introdurre il concetto di “ellissoide”, che è un’approssimazione della forma del nostro geoide “patata”, in una forma geometricamente regolare (ellisse) sulla quali i cartografi possono lavorare e di conseguenza, anche se inconsapevolmente, anche noi possessori di un terminale con GPS.
Quindi in soldoni, l’altitudine espressa dal GPS è riferita all’ellissoide e non al geoide, ossia alla superficie dei mari e degli oceani.
Quindi capite bene di quali e quanti calcoli sono necessari al GPS per stimare la nostra altitudine, che comunque non corrisponde a realtà, poiché riferito al modello matematico dell’ellissoide e non fa riferimento al geoide.
Ma che succede se possediamo un altimetro barometrico nel nostro Nexus ? E’ qualcosa che possiamo supporre così: Il principio di funzionamento di un altimetro barometrico (cercando di semplificare) è quello di misurare l’altitudine mediante la misura della pressione atmosferica. La pressione atmosferica infatti diminuisce all’aumentare della quota, perciò, in prima approssimazione, è possibile sfruttare questo fenomeno fisico per misurare la quota a cui ci si trova, avendo misurato con precisione la differenza di pressione ambientale dalla pressione di riferimento.
Poiché l’altimetro barometrico è anche molto sensibile alle variazioni di temperatura, andrebbe calibrato spesso, ma poiché il Nexus ha entrambe le tecnologie (altimetro GPS e altimetro barometrico) è logico pensare che in situazione ottimale, il GPS passi i suoi dati al barometro il quale si autocalibra e risponde con le sue informazioni ricavate dalla misurazione della pressione atmosferica, ottenendo così in maniera piuttosto precisa i dati di altitudine, facendo la differenza tra ellissoide e geoide, mentre in condizioni non ottimali per la ricezione GPS, il barometro del Nexus, passa comunque la sua misurazione approssimativa dell’altitudine, in base alla pressione atmosferica, aiutando così in maniera evidente il sistema GPS nei suoi calcoli di trilaterazione, fornendo direttamente la misura di una delle tre coordinate spaziali del nostro Nexus (sapendo già la nostra quota nello spazio tridimensionale i calcoli saranno più rapidi).
Quindi concludendo è vero che l’A-GPS aiuta molto a velocizzare il fixing, ma i dati che vengono passsati al Nexus, sono solo quelli del posizionamento dei satelliti in una data area e in un determinato lasso di tempo, poi occorre comunque fare tutti i calcoli di trilaterazione (latitudine, longitudine, altitudine) per capire il nostro GPS a che distanza si trova dai satelliti, e trovare infine la nostra esatta posizione su una mappa, quindi se abbiamo il nostro barometro (altimetro barometrico) che passa direttamente il valore dell’altitudine, capite da soli che una buona parte del lavoro è già fatto ….
Il nostro Galaxy Nexus quindi non solo sarà più efficiente nella navigazione GPS in auto, ma farà la felicità anche di chi ama vivere all’aria aperta, di chi fa trekking o ama le escursioni in mountain bike e moto, poiché con il barometro, potrà avere una stima piuttosto precisa dell’altitudine nel breve periodo, che è molto importante per chi fa escursionistica. Infatti in genere si acquistano GPS professionali, corredati di altimetro barometrico, che hanno un costo anche abbastanza alto, in questo caso abbiamo un dispositivo all-in-one che consente molteplici utilizzi.
E’ ovvio che il Nexus non sostituisce i GPS professionali, adatti a condizioni più estreme (alpinismo ad esempio),
ma per i normali escursionisti “della domenica”, il barometro sarà un plus notevole.
Nel market ci sono già applicazioni sui generis (vedi MyTracks), che consentono di tracciare un percorso e avere la possibilità del backtrack ossia, la possibilità di tornare indietro, seguendo a ritroso il percorso fatto. E la cosa diventa utilissima immaginando una situazione in cui ci si trovi ad esempio in un bosco a fare trekking e magari cala la nebbia, facendoci perdere l’orientamento … Uno strumento come il Nexus quindi potrebbe rivelarsi in questi casi davvero utile, avendo un comparto sensori davvero completo (bussola elettronica, A-GPS, Barometro).
Inoltre il motorola XOOM è stato il primo ad avere a bordo il barometro, quindi non è una novità assoluta, ed anzi, potremmo sfruttare le applicazioni nel market che già ne fanno uso.
Certamente il barometro può anche essere usato per prevedere le condizioni metereologiche, anche se sembra che il sensore del Nexus non sia abbastanza sensibile per questo utilizzo, seppure lo stesso Dan Morrill non mi sia sembrato molto convinto delle sue affermazioni …
Certamente ci sarà molto da scoprire e da sperimentare.
Spero che questo articolo, vi abbia illuminato globalmente su questo argomento, di cui ho toccato solo la punta dell’iceberg, (ci sono molti approfondimenti che andrebbero fatti ma nella pratica comune ritengo che il tutto sia sufficiente).
Segnalate pure eventuali errori, (l’argomento è vasto e nel sintetizzarlo potrei aver omesso o sbagliato qualcosa), i vostri commenti e/o critiche sono sempre ben accetti per migliorare
Se poi vi è piaciuto ….
Al prossimo focus …
Autore dell'articolo
Michele aka PhenoMik: Sono appassionato da sempre di tecnologia, lavoro come sistemista informatico dal 1989 in ambiente Unix/Linux/Microsoft.
Prediligendo comunque molto l'aspetto umano oltre a quello tecnologico, collaborare con Batista70Phone è stato un passo molto naturale ...
Mi piace approfondire e mi piace divertirmi con tutto quello che può essere collegato ad una spina ..
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tutta sta cosa per un barometro???????????
non l’ho letta cmq complimenti…mi fido
hahaha !!!
Su, su … va assunto un sorsetto per volta, vedrai che ti fa bene … 
Guarda, me lo sono salvato e me lo leggo con calma oggi in treno! Forte!
Finito di leggere ora. L’ho già linkato ad una serie di persone
Bell’articolo. Molto chiaro per un poveraccio come me Grazie.
Ottimo articolo!!!
Troppo spesso si parla di tutte le cose tecnologiche superficialmente!
Trovo interessante e nemmeno troppo lungo questo articolo..
Grande!!!
Grazie Qu
dovrebbero essere tutti così gli articoli, APPROFONDITI, e non superficiali, grazie!
Si ma se fossero tutti così non li leggerebbe quasi nessuno!
Grazie ragazzi
Bravo. Si capisce tutto. E sono ancora più contento di aver ordinato il terminale in questione. Grazie
Grazie a te
Non ho ancora letto tutto l’articolo ma mi riprometto di farlo al piu’ presto perche’ sono curioso di sapere come funzioni.
Bravo e complimenti per l’iniziativa !!!
Grazie mille
molto interessante, davvero!
Grazie per l’apprezzamento
Complimenti per l’ottima esposizione! Per me è materia semisconosciuta e il tuo “trattato” mi ha sicuramente indicato la retta via (si vede che ho beccato i satelliti, la cella, l’altitudine, etc.
)
Quoto Qulo e morpheus, più gli articoli sono sviscerati seriamente e meno sentiremo le sciatterie di chiacchieroni improvvisati!
Davvero grande!
Grazie, sono felice di aver raggiunto il mio obiettivo
E stic…
Bravo Mik, hai allargato ulteriormente il mio sapere sui gps e trasformato in un SS5 il mio gorillone! lol
hahaha
Grazie Roby
ottimo articolo complimenti.quello che è importante è che google porta novità hardware importanti , non mi stupirei che il prox anno molti device avranno il barometro.. quindi nuove app che useranno la tecnologia
NFC e Barometro saranno presto di uso comune ? Grazie per gli apprezzamenti
Grazie Michele, il tuo articolo è stato molto utile
Grazie, ne sono felice
Io l’ho letto tutto.
Veramente molto interessante e istruttivo.
Mi piacerebbe vedere altri articoli del genere.
Ben fatto!
Ce ne saranno senz’altro altri
Grazie per gli apprezzamenti 
Io l’avrei spiegata esattamente così
Comunque complimenti per l’articolo, lungo ma esaustivo.
Grazie a te
Scritto bene, con un linguaggio alla portata di tutti.
Complimenti!
P.S. Tutta la mia invidia (e stima) per le tue doti “esplicative”
In effetti scrivere mi piace molto
Grazie per gli apprezzamenti 
Trigonometria applicata spiegata x Forrest Gump. Complimenti.
hehe, commento molto lusinghiero, in effetti era quello il mio obiettivo… grazie mille
articolo pregevole per chiarezza ed esaustività..complimenti all’autore..un unico appunto:si scrive meteorologia e nn meterologia
Grazie … lo correggo subito
Un motivo in più per motivare l’acquisto del nuovo Nexus!
Grazie è stata una lettura interessante
Ne sono felice, grazie
Ottima informazione
Era quello che speravo … grazie
Meno male che c’e’ InstaPaper
Oggi me lo leggo con calma.
Comunque complimenti per l’articolo
Grazie Paolo
Ottimo articolo! da 10 e lode
Suggerisco anche di leggersi questa pagina di wikipedia sul prossimo sistema di GPS Europeo chiamato Europeo (che speriamo sia completato al più presto!!!!)
http://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_di_posizionamento_Galileo
Grazie Sperry, faccio del mio meglio.
In effetti avrei voluto parlarne, ma sarebbe stato davvero troppo … 
Sto studiando Biologia, o lo avrei letto tutto: comunque ho letto l’introduzione, e devo dire che come al solito la politica Androidiana di marketing non è proprio il massimo: un sensore simile messo su un altro telefono, e non lo nomino, sarebbe stato sbandierato come qualcosa di rivoluzionario, che avrebbe permesso al sistema gps di detto telefono di agganciarsi in men che non si dica ai satelliti. Perchè devo venire sapere queste cose io piccolo e medio consumatore da un blog? Ma la casa pubblicità non la fa? (si capisce vero che non è una critica al blog?
)
No, hai ragione. Anche per questo ho voluto fare un articolo a sfondo molto tecnico, proprio per dimostrare la bontà di un sensore come questo su uno smartphone. Ritengo che Google e Samsung non dovrebbero lasciarsi scappare l’occasione. Però credo pure che Samsung non possa sbandierare troppo il Nexus proprio per non fare guerra a se stessa. Forse con Motorola le cose saranno (spero) diverse.
Infatti pensavo anche al controverso rapporto che ha la Samsung con i Nexus: secondo me il prossimo Nexus non sarà così vincolato al mercato “interno” per paura di auto concorrenza, per il semplice fatto che non dovrebbe essere Samsung a produrlo… spero :p
Lo spero anche io …
Verissimo.. Quoto tutto quello che hai scritto! Cmq complimenti x l’articolo, veramente affascinante
Grazie Gigi
Letto 2 volte, molto interessante. Gli ultimi commenti sul fatto che Samsung non si vuole fare concorrenza in casa spiega il perché io ahimè non lo acquisterò. Comunque tecnologicamente impressionante. Michele, anche se a volte non sono d’accordo con te, ti trovo molto competente quindi nei prossimi giorni puoi spendere due righe su quello che Nokia dovrebbe presentare domani. Grazie e buon lavoro a te e ai tuoi colleghi
Non cerco certo compiacenza … le critiche costruttive sono sempre una benedizione per crescere
)
Sicuramente spenderemo più di qualche parola per il Nokia
Grazie per il tuo apprezzamento (addirittura 2 volte … un santo
Ottimo articolo ma è presente qualche errore
Nel paragrafo 2 dici che i satelliti “affermano di essere distanti tot dal GPS”; ciò non è possibile per due motivi :
1) I satelliti emettono un segnale ma non possono ricevere dati dai dispositivi GPS
2) stai descrivendo la procedura di “fix” ovvero una fase in cui il GPS non conosce la propria posizione. Se il GPS non conosce la propria posizione e perdipiu non può comunicarla, il satellite non potrà mai dire: “hei,guarda che sono sopra il quadratino alla tua destra!”
Ho letto velocemente da cellulare tutta la spiegazione quindi al momento ho solo un altro appunto…
Non hai spiegato il vero motivo degli “aiuti al GPS”.
In sostanza, un vero fix a freddo e senza gli aiutini, richiederebbe fino a 12 minuti teorici.
12 minuti è il tempo necessario a ricevere 25 pacchetti da 1500 bit, alla velocità di 50 baud…
Ciao Cecco …
Ti rispondo per punti:
1) E’ vero quello che dici, ma proprio per introdurre il concetto del “come fa” aggiungendo il tempo nel paragrafo dopo, ho dovuto fare delle semplificazioni (come ho più volte detto). Al massimo avrei potuto dire che il GPS rileva che il Satellite è distante tot … Magari correggo, grazie
2) Hai sempre ragione, ma per la semplificazione di cui sopra, ho detto “il GPS effettua il fix” bypassando la spiegazione del come lo fa (compreso il calcolo della sua posizione), a cui arrivo dopo (almeno credo sia quello che intendevi) quando complico il concetto.
3) Hai ancora ragione, ma come riferimento ho preso il A-GPS montato nello smartphone, non il dispositivo GPS tradizionale. In condizioni ottimali, lo smartphone impiega secondi e non minuti per agganciare la posizione. Potrei effettivamente esporre meglio …
Grazie per i tuoi giusti appunti, mi hai permesso di migliorare ancora di più l’articolo
Ho apportato qualche modifica seguendo le tue indicazioni. Grazie
Ottimo articolo Mike, trigonometria e fisica for dummies
(veramente bravissimo). Unico appunto: terza sezione, primo rigo “Come fa il GPS del nostro Nexus HA sapere effettivamente…” (“ha” invece di “a”)
Grazie …. con un fiume di parole così era normale toppare qualcosa …
i miei complimneti valgono + degli altri, perchè di solito non leggo post di + di 10 righe (soffro di letargia da post ………… incurabile !!) il tuo l’ho letto tutto, e oltre che bello mi ha dato nuovi spunti per un possibile acquisto del device.
GRAZIE !!
Ti ringrazio
Spiegato meglio di quanto ha fatto cn me un prof d ingegneria..ergo sei un grande
Addirittura …
Grazie ! 
Bellissimo articolo!! Complimenti, sono questi gli articoli che mi piace leggere! Domanda più tecnica che mi sono sempre chiesto, è il cellulare o il satellite che calcola il tempo impiegato dalle onde per andare da uno all’altro? O sono tutti e due? E tra quali tempi misura la differenza, ossia il cellulare invia l’onda che poi gli viene rimandata dal satellite e misura la differenza di tempo? Spero di essermi spiegato.. Complimenti ancora!!
Grazie Deatinor …
David67 due post più sotto ha risposto alla tua domanda 
Lavoro semplicemente TITANICo,ci metterei la firma se tutti i siti web di tecnologia facessero spiegazioni così approfondite. Bellissimo articolo,complimenti!
Grazie Marco, ne farò senz’altro altri di questo genere
Il satellite invia un pacchetto dati contenente il suo orario. Il chip del ricevitore lo riceve e si sincronizza, analizza il tempo trascorso tra una ricezione e l’altra, e calcolando il delta di tempo determina la distanza. In effetti anche nel ricevitore GPS c’è un “orologio atomico” in miniatura, solo che la sua precisione dura pochissimo in quanto è affidata ad un quarzo e non al tempo di decadimento del cesio, ma dato che si ri incronizza tutte le volte che riceve i dati dai satelliti è “momentaneamente” preciso.
Ottima spiegazione
Grazie 
Bellissimo articolo!! Molto molto interessante!!
Ti ringrazio Dan
una sintesi?
hahaha ! La domanda di riserva ?
Ammazza ne hai di tempo libero! Scherzo ovviamente
Complimento per l’articolo, si vede quando uno scrive per pura passione
*complimentoni
Beh … in realtà di tempo libero non ne ho molto.
Questo infatti è un lavoro di 3 giorni tra consultazioni, verifiche, ricerche ed esposizione.
Ti ringrazio molto per il tuo apprezzamento
Mik intanto complimenti per l’articolo e grazie per aver condiviso con noi questa passione, ci ha reso veramente più informati. Come hai chiesto, magari anche con semplici domande, possiamo crescere insieme, indi comincio
Tutti sanno che un device non supera le tre ore di autonomia, nel caso appunto si utilizzi, per esempio, il navigatore in auto; detto questo pensi si possa aumentare questa autonomia? Ovviamente non ci manca molto per un confronto su “strada”, i 4s son giá tra noi e i SNexus lo saranno presto. Perchè col 4s? Perchè puó ricevere informazioni sulla posizione non soltanto dal gps, e come durata della batteria è ottimo, ovviamente tutti sanno che le indicazioni del navigatore si hanno anche a display spento, e credo anche che i confronti fatti così, anche soltanto su un tragitto di 20/30 minuti, si potrà effettivamente stabilire se il barometro porta qualche giovamento.
Ovviamente quando si fa escursionistica, occorre avere almeno una batteria maggiorata, mentre carichi l’altra con un caricabatterie ad energia solare che ho acquistato
Il barometro è un sensore che si aggiunge al comparto A-GPS già presente, quindi userà ulteriore batteria, non penso sia un confronto alla pari con il 4S che ha un sensore in meno. I dati altimetrici saranno senz’altro più precisi quelli del Nexus, proprio in virtù della possibilità di farlo a prescindere dal GPS con la misurazione della pressione atmosferica e ovviamente anche i software dovranno aggiornarsi per utilizzarlo e penso che ciò avverrà presto visto che l’SDK di ICS è già disponibile dalla presentazione. Comunque ci sarà modo di fare comparazioni di vario tipo.
Grazie Hal, un abbraccio
Di solito non trovo giustificazioni per multinazionali (Apple e Google), perció nemmeno in questo caso
A me non interessa se uno usa 8 sensori e l’altro 2(solo per chiarire il concetto ho esagerato coi numeri), a me interessa la prova su “strada” 
Il 4s non gode solo della localizzazione gps, ma anche quella gnss e dovrebbe avere in teoria una precisione centimetrica. Detto questo il confronto rimane per me l’unico paragone, da quanto essi saranno precisi all’autonomia e ottimizzazione software 
Mik complimenti ancora Bravo!
Ah ok, a te interessa il livello di precisione dei 2 sistemi
Beh, sicuramente è un test fattibilissimo non appena entreremo in possesso del Nexus.
Ciao Alduzzo 
Il Gnss mi par di capire che alla fine assomiglia in qualche modo all’A-GPS: è sempre un modo di assistere tramite stazioni terrestri il ricevitore per individuare più velocemente la propria posizione. Diciamo che in questo caso i server eseguono già delle post-elaborazioni, per cui le informazioni che passano dovrebbero essere alquanto più precise. Sono curioso di confrontare le due modalità
Esatto Mik! É la versione Russa del gps, un giorno ci sará anche la versione europea, la Galileo. É costituita sempre da 24 satelliti distribuiti su diversi livelli, poi é assistita anche da terra con stazioni permanenti, che il piú delle volte hanno entrambe le antenne (gps/gnss). Ora aspettiamo con ansia ti arrivi il Nexus
Non sto più nella pelle …
Penso che un sistema si posizionamento parallelo al GPS vada bene anzi obbligatorio…però non capisco perché non si costruisca un sistema internazionale, invece ora ci ritroveremo col sistema russo e poi con quello Europeo (non doveva avere più satelliti di 24? E’ stato ridimensionato?)
Mi pare fossero 30.
Santino@ mi pare 24 fosse il numero minimo per garantire una precisione all’incirca di 10/20 metri, e credo che questo possiamo giá apprezzarlo, dato che fino a 13/15 anni fá lo scarto poteva essere anche di 50/100 metri, comunque tutti i sistemi sono internazionali, gps/gnss/galileo, solo di aziende/governi diversi, sta al terminale/navigatore implementare una o tutte e tre le antenne
Per fortuna la guerra fredda l’abbiamo lasciata alle spalle ( infatti come ha detto Mik il gps come il gnss, sono nati per scopi militari)
la scarsa precisione (100mt) era voluta e non insita (come scritto anche nell’articolo) nella tecnologia che, credo, sia rimasta invariata o quasi )a parte tutte le assistenze -leggasi altimetro, stazioni terrestri) al fix-
Si appunto perché non v’è più guerra fredda non capisco perché un sistema deve essere controllato solo da una Nazione e non un sistema internazionale (controllato e finanziato da più nazioni)
Leggevo tempo fa, della difficoltà di rinfrescare i satelliti del GPS e che entro breve si potrebbe diminuire il numero di satelliti massimo usabili da un “navigatore GPS” (per dirla in termini spiccioli) e quindi ridotta precisione.
Galileo é un progetto Europeo, ed é finanziato da privati, questo ho appreso da Focus, la nota rivista. Indi presumo, ma correggimi se sparo cavolate, che in questo caso i governi debbano solo concedere i “permessi”. Vero anche che i satelliti hanno un “tempo di utilizzo” di pochi anni, da qui l’enorme costo del progetto, e il perché siano i governi i piú indicati a sostenere questa spesa
Alla fine credo sia semplicemente un problema di unificare gli standard, in modo da non dover avere ricevitori di diverso tipo e costretti ad implementare diversi algoritmi di fixing assistito. Avere tre sistemi satellitari diversi, è un bene, a patto che non siamo costretti ad avere tre ricevitori diversi …
Vivissimi complimenti Mik
sei un fenomeno 
preciso e rigoroso 
Ti ringrazio Eagle
Complimenti, ho letto tutto! Compresi i commenti!!! che paginone che ho caricato!!!
hehehe
Grazie !
Ma tu queste cose gia le sapevi?, non mi dire che le hai studiate dopo che hai saputo del barometro sul Galaxy nexus?
Questo non è un articolo, è una tesina sul GPS, c’è tutta la teoria ma sono sicuro, hai anche le formule (che hai omesso solo per rendere accessibile l’articolo), che dire, è solo una ulteriore conferma, sei davvero in gamba.
Il mio competente amico mi ha aiutato a chiarirmi i concetti che non mi erano chiari. Una volta chiari, sono riuscito ad esporveli nel modo più semplice possibile nel modo in cui mi riesce meglio.
Seguo solo un saggio consiglio di Einstein: “non hai veramente capito una cosa, se non sei prima capace di spiegarlo a tua nonna” …
Grazie per l’apprezzamento caro Marco
Potevi impostare un set di equazioni differenziali del secondo ordine per lo meno….ahahah scherzo! gran tocco scientifico, complimenti!! =) Comunque nelle Università e nei laboratori stanno sviluppando con molto impegno dei Navigatori Inerziali, basati sul supporto dell’accelerometro, usato per misurare le variazioni spaziali tra un punto iniziale e finale. Un saluto a tutti
Interessante … hai qualche riferimento per questa cosa ?
Grazie dei complimenti
Semplice , chiaro , bellissimo.
Grazie Mik
Grazie a te
ho letto tutto l’articolo Amico mio e che dire… semplicemente fantastico. hai espresso il tutto in modo, seppur molto tecnico e preciso, molto chiaro pure per i meno ferrati! Grazie mille e complimentoni, un lavoro egregio, ben impostato e certamente non semplice da esporre. BRAVO!!!
Grazie Giò
… la qualità è da sempre il mio obiettivo in questo blog e sono felice di riuscire nel mio intento
Bell’articolo e spiegato molto bene. Sono un fan del barometro e appena ho letto questa caratteristica all’uscita del Nexus, mi ha fatto molto piacere. Peccato che la batteria non duri così tanti per poterlo usare in lunghe escursioni
Io ho comprato un carica batterie ad energia solare …
Se non sbaglio concede energia solo una volta terminata al carica, giusto? Non è che te lo puoi tenere sullo zaino a prendere il sole e contemporaneamente carica (o alimenta) il cellulare…
I pannellini solari caricano un accumulatore da 2000 mAh (ovviamente me lo porto già carico usando l’USB del PC). Quindi la batteria stock + l’accumulatore solare mi dovrebbero bastare per circa 7 ore di autonomia con schermo sempre attivo, magari ad una luminosità più bassa, che dovrebbero essere sufficienti per un’escursione decente.
Per rispondere alla tua domanda … non ho provato, ma immagino che non si possano fare contemporaneamente le 2 cose, come hai detto tu. Il vantaggio è che se sei in qualche situazione di pericolo, e sei a 0% batteria, hai sempre la possibilità di attendere la carica dell’accumulatore tramite i pannellini solari e in ogni caso te la puoi cavare
veramente ottimo articolo! ormai il GPS lo montano ovunque.. basti pensare che sulle radio che utilizzo, da anni ormai c’è il GPS il quale serve per conoscere l’esatta posizione del mezzo con quella radio in quel momento..tecnologia fantastica che anche su alcune radio è di tipo “assistito”.. ribadisco ottimo articolo..
Ti ringrazio Antonio
bellissimo articolo complimenti!!
Grazie per il tuo apprezzamento
Grazie per il tuo apprezzamento
grandissimo! sono senza parole! davvero dettagliatissimo!
Grazie Djlino
Ottimo articolo e molto interessante!
Sono felice ti sia piaciuto
Spiegazione SPETTACOLARE! Grazie!
Mai letto una spiegazione più chiara ed esauriente di questa, di nuovo GGGGGRRRRAAAZZZIIEEEE
Grazie a te per l’apprezzamento
Ottimo articolo. complimenti!