Smartwatch con GNSS, Galileo, GPS a doppia frequenza: cosa cambia e quale usare

Cosa cambia fra uno smartwatch GPS e uno con ricevitore GNSS? È meglio uno sportwatch con GPS a doppia frequenza per registrare tracce più precise? E quando è bene attivare la modalità “tutti i sistemi satellitari” degli orologi di Garmin? Con questo articolo proviamo a fare un po’ di chiarezza su un argomento per niente complesso, ma un po’ confusionario, considerando i diversi sistemi di localizzazione satellitare degli smartwatch e a bordo di molti altri dispositivi, smartphone e smartband comprese.

Quali sono i sistemi satellitari di navigazione più usati e cosa cambia

GNSS è l’acronimo di Global Navigation Satellite System che, tradotto, significa sistema satellitare globale di navigazione, si riferisce cioè a dei sistemi di localizzazione che usano reti di satelliti artificiali in orbita e dei trasmettitori installati a terra (detti pseudoliti). Ce ne sono di vari tipi (GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou, eccetera), sono prodotti da vari paesi e hanno differenze in alcuni casi marcate, ma tutti rispondono a una medesima funzione: localizzare i dispositivi dotati di ricevitori adatti (smartwatch, smartphone, automobili, eccetera) ovunque essi si trovino con margini di errore di pochi metri, ricevitori che, in sostanza, captano i segnali elettromagnetici inviati dai satelliti e li traducono in dati utili per la geolocalizzazione. Qui ci sono alcune informazioni sui principi teorici di funzionamento dei sistemi GNSS, di cui elenchiamo le principali tipologie e relative specificità.

Cos’è il GPS

Partiamo dal GPS, il sistema di posizionamento globale per definizione: è acronimo di Global Positioning System, noto anche come NAVSTAR GPS, e cioè NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System o di NAVigation Signal Timing And Ranging Global Positioning System. Si tratta di un sistema di posizionamento e di navigazione satellitare militare di origine statunitense operativo dal 1994, per usi civili dal 1991, quindi liberamente accessibile da qualsiasi ricevitore GPS.

Grazie a una rete dedicata di satelliti artificiali posizionati in orbita, 31 ad oggi, il GPS fornisce tramite segnali radio informazioni sulle coordinate geografiche e sull’orario. Il grado di accuratezza è nell’ordine di pochi metri, variabile in base alle condizioni meteorologiche, dalla qualità e dal tipo di ricevitore, dalla posizione dei satelliti e da altri fattori.

Sui dispositivi mobili come gli smartphone questo GNSS è presente anche come sistema assistito, il cosiddetto A-GPS (Assisted GPS), che rende più veloci le acquisizioni dei segnali: in sostanza le informazioni sui satelliti visibili a cui il dispositivo si aggancia si fanno pervenire attraverso la rete di telefonia mobile, stratagemma che permette di ricavare la propria posizione in pochi secondi.

Cos’è Galileo?

Militare il GPS, civile il sistema di posizionamento Galileo, sviluppato in Europa e più recente, considerando che è operativo dalla fine del 2016. Rispetto al GPS è molto più accurato nella geo-localizzazione, sistema con cui è interoperabile, a tutto vantaggio dell’accuratezza.

Si basa anch’esso su satelliti in orbita (28 a dicembre 2023, a cui se ne aggiungeranno degli altri in seguito) e garantisce un grado di accuratezza nell’ordine dei centimetri: fino a 20 cm in orizzontale, e di 40 in verticale (dati dell’ESA, European Space Agency), numeri che lo rendono il servizio di navigazione satellitare più preciso del mondo. Come il GPS, anche Galileo è accessibile gratuitamente in tutto il mondo per chiunque disponga di un ricevitore dedicato. A inizio dicembre 2023, l’Agenzia Spaziale Europea ha annunciato di essere al lavoro sulla seconda generazione di satelliti (G2), che garantiranno prestazioni ancora più elevate.

Cosa sono GLONASS, BeiDou, IRNSS e QZSS

GLONASS è l’alternativa russa, acronimo di Global’naja Navigacionnaja Sputnikovaja Sistema. Si tratta di un GNSS di navigazione gestito dalle Forze spaziali russe VKS e sviluppato nell’ex Unione Sovietica. I ricevitori sono molto diffusi da anni, nonostante in termini di precisione è solo dal 2013 che promette un’accuratezza di circa 2,8 metri, grazie a un rinnovamento della rete satellitare.

BeiDou (nome derivato dalla costellazione dell’Orsa Maggiore) è il sistema di posizionamento satellitare cinese, militare ma aperto a usi commerciali, nato inizialmente per coprire la regione della Repubblica popolare cinese (BeiDou 1), poi diventato globale (BeiDou 2, noto anche come Compass). Quest’ultimo non è ancora completo, ma si prevede sia in grado di offrire un servizio ad alta precisione con accuratezza di circa 10 centimetri per usi militari, di 10 metri per usi civili la versione standard.

Il GNSS indiano si chiama IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System), noto anche come NAVIC (NAVigation with Indian Constellation). È un sistema di posizionamento regionale e sviluppato dall’Indian Space Research Organisation per il governo indiano, che ha iniziato a utilizzarlo a partire dal 2016 con la messa in orbita dei sette satelliti previsti. In termini di accuratezza, garantisce circa 10 metri sulla penisola indiana, 20 sull’Oceano Indiano e sulle regioni vicine.

QZSS (Quasi-Zenith) è il sistema satellitare regionale giapponese, nato per fornire servizi di comunicazione (audio, video e dati) oltre che per le informazioni sulla posizione. È compatibile con GPS e Galileo.

GPS a doppia frequenza – GNSS dual band – multibanda

C’è chi lo chiama GPS a doppia frequenza, chi GNSS dual band, chi multibanda. Ma la tecnologia è sempre la stessa: si basa su ricevitori che utilizzano due bande di frequenza anziché una, L1 e L5, frequenze utilizzate anche da BeiDou, IRNSS, QZSS e Galileo. L1 è la standard, la frequenza pubblica più datata, gratuita e primaria per l’utilizzo civile del sistema di posizionamento globale statunitense e degli altri GNSS. L5 è invece una frequenza più recente, introdotta nel 2009, e tecnologicamente più avanzata rispetto a L1, sia in termini di precisione che di accuratezza della localizzazione.

Ne consegue che gli smartphone, gli smartwatch e gli altri dispositivi che integrano un ricevitore capace di captare entrambe le frequenze garantiscono scostamenti inferiori rispetto ai valori reali, misurazioni più affidabili, perdite di segnale meno frequenti e una migliore gestione delle interferenze; assicurano in generale livelli di precisione superiori. È soprattutto nelle aree in cui i segnali GPS sono di scarsa qualità che la tecnologia multibanda fa la differenza, circostanze in cui i ricevitori capaci di captare solo L1 faticano a identificare quali sono i segnali diretti e quelli riflessi, causando localizzazioni imprecise, tracce ballerine e poco lineari. Alcuni dispositivi come Apple Watch Ultra, secondo quanto l’azienda di Cupertino ha detto a The Verge, incrociano anche i dati di Apple Mappe e dei punti di accesso Wi-Fi nei paraggi per garantire precisione e velocità di aggancio maggiori.

Quali usare su smartwatch e sportwatch e perché

Alcuni dispositivi, come molti orologi digitali, permettono di scegliere quale sistema satellitare di localizzazione usare, in base alle singole attività sportive da registrare per gli sportwatch, più in generale per gli smartwatch. Si può ad esempio decidere di tenere attivo solo il GPS per le camminate, scegliere più sistemi insieme optando per GPS + Galileo o selezionando “Tutti i sistemi” su alcuni Garmin per le uscite in bicicletta, attivare l’opzione multibanda, eccetera. Ma scegliere l’una o l’altra opzione ha un costo sia energetico che monetario, considerando che solo gli smartwatch più costosi e recenti garantiscono una maggiore precisione legata proprio alla presenza delle tecnologie multibanda – GNSS a doppia frequenza.

Quindi quale opzione è meglio usare per registrare le attività all’aperto e perché? Quando l’accuratezza del segnale è un fattore importante è bene usare dispositivi dotati di ricevitori multibanda capaci di leggere i segnali L5. Può essere utile ad esempio a chi è solito allenarsi in boschi densi di alberi, in città o, più in generale, nei luoghi in cui la porzione di cielo è spesso limitata da molti ostacoli. Ad esempio, è determinante quando lo smartwatch/sportwatch viene usato per allenarsi con criterio, cercando misurazioni che siano il più possibile ripetibili nel tempo o, viceversa, per chi si avventura in montagna o nelle foreste, dove la precisione del segnale diventa fondamentale per seguire dei percorsi con maggiori garanzie in luoghi poco conosciuti o del tutto ignoti.

Le risorse energetiche maggiori richieste alle batterie degli orologi è lo svantaggio principale della tecnologia multibanda, opzione da disattivare in tutte quelle situazioni in cui c’è il rischio che la carica residua della batteria non permetta di arrivare a fine attività. Alcuni smartwatch e sportwatch, proprio per questo motivo, permettono di attivare la ricezione di un solo sistema GNSS alla volta, solo il GPS di norma, un’opzione da preferire per prolungare il più possibile l’autonomia del dispositivo.

Dunque non c’è una sola risposta alla domanda madre che ci siamo posti, cioè quale GNSS usare, perché dipende dalle circostanze, dai dispositivi stessi e dalle attività che si desidera registrare. Tralasciando la questione autonomia, per le attività ripetitive e di cui non si cerca un riscontro necessariamente preciso, in caso di problemi basta fare delle prove tenendo attivo un solo sistema satellitare e alternandolo con le altre opzioni disponibili, per cercare il sistema migliore dalle eventuali differenze nelle misurazioni direttamente sulle tracce registrate e nei dati numerici riportati; per le attività importanti, come gare, allenamenti mirati o escursioni in luoghi sconosciuti, attivare l’opzione che garantisce maggiore precisione e accuratezza è sempre la scelta migliore, per evitare di perdersi o di ritrovarsi a correre maratone da 41 o 43 km segnati.

In copertina Garmin Vivoactive 5: qui per la nostra recensione

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