Come funziona il GPS nelle auto senza Internet?

Perché non ha bisogno di internet. È un sistema completamente autonomo.

Quello che chiamiamo GPS (nelle auto) è in realtà un sistema molto complesso. Il GPS ne è solo una piccola parte. Il GPS è diventato una sorta di stenografia da profani per questi tipi di sistemi di navigazione, ma c'è molto di più. Ecco una breve descrizione di come funziona.

Il cosiddetto GPS per auto è un sistema di navigazione completo, con tre componenti principali:

1. Un ricevitore GPS. Il GPS è un sistema di sola ricezione. Non possiamo trasmettere dati o messaggi tramite il GPS. Un ricevitore GPS svolge una e una sola funzione molto semplice: Ascolta i segnali satellitari GPS e calcola la sua posizione rispetto alla superficie della terra, sotto forma di latitudine e longitudine.
2. Una mappa dettagliata. Di solito, quando si compra un'auto, il suo sistema di navigazione viene caricato con una mappa dettagliata di quel paese, cioè un database di ogni strada e punto di riferimento in tutto il paese, e le coordinate latitudine-longitudine associate. A volte, nei paesi più piccoli, conterrà anche una mappa dei paesi vicini. (Se comprate un'auto a Johannesburg, Sudafrica, e decidete di guidare fino a Marakkesh, Marocco, potrebbe non avere la mappa dell'intero continente africano. In una situazione del genere, potresti aver bisogno di internet per scaricare le mappe che il tuo sistema non ha - ammesso che abbia questa capacità. Molti sistemi di navigazione potrebbero non avere questa capacità. Nel momento in cui ti connetti a internet sei vulnerabile a virus e hacking.)
3. Un sistema di navigazione inerziale. Non entrerò in troppi dettagli tecnici qui, ma usando giroscopi e accelerometri possiamo misurare il movimento di qualsiasi corpo - inclusa la tua auto o aereo o sottomarino. (Se vedi il film "Caccia a Ottobre Rosso", puoi vedere il capitano del sottomarino che fa quello che è noto come dead reckoning - una tecnica centrale per la navigazione inerziale. Quando accendete il navigatore GPS della vostra auto, esso non sa se vi trovate in Chestnut Street a Philadelphia o DawangLu a Pechino o Kensington High Street a Londra. Il fix iniziale della posizione è fornito dal ricevitore GPS, e per la maggior parte è davvero tutto ciò che il GPS contribuisce. Una volta che si ha un fix di posizione, questo viene confrontato con la mappa per capire dove diavolo siamo. Non appena iniziamo a guidare, il sistema di navigazione inerziale prende il sopravvento: Sa quanti millimetri o chilometri ci siamo spostati, in quale direzione, dove abbiamo girato, ecc. ecc. e quindi sa in qualsiasi momento esattamente dove ci troviamo e dove siamo diretti. (Una piccola stranezza in tutto questo è che la navigazione inerziale utilizza tecniche di integrazione numerica che sono soggette a errori e l'errore tende ad accumularsi nel tempo, il che significa che se non viene corretto, presto il sistema penserà che siete su Walnut Street e non Chestnut Street (a Philadelphia). Per correggere questo problema, il fix della posizione GPS viene utilizzato periodicamente per la correzione degli errori.)

   EDIT 1 in risposta alle domande di Mircea Chipara: Questa risposta è stata originariamente scritta per spiegare come funzionavano i vari sistemi di navigazione in auto secondo il loro progetto originale. Quando queste soluzioni sono state progettate, i dati wireless non erano ampiamente disponibili e, se lo erano, le velocità di connessione non erano abbastanza alte per scaricare le mappe in tempo reale. Ecco perché molti di loro richiedevano pile di CD precaricati con le mappe. Tuttavia, se andiamo avanti di qualche anno, la copertura e la velocità dei dati wireless hanno raggiunto un punto in cui possiamo tranquillamente presumere che saremo sempre in grado di avere una connessione dati live e ad alta velocità e quindi siamo in grado di scaricare le mappe come e quando necessario. Quindi le soluzioni più moderne come Google Maps si basano su internet per scaricare le mappe in ogni momento. Tuttavia, Google stesso è la fonte dei dati GIS, e quindi non sorgono preoccupazioni come la qualità dei dati e i virus/hacking ecc. Mentre per una singola casa automobilistica come Volkswagen o Ford sarebbe molto più difficile fornire la propria versione di Google Maps.

   Se carichi la mappa tramite internet a casa e poi ti avventuri fuori con la tua scheda, non appena i dati della mappa si esauriscono la tua scheda inizierà a mostrare una schermata vuota. (Ho provato questo esperimento ed è quello che è successo.) Inoltre, la posizione iniziale non arriva via internet; viene dal GPS (che non arriva via internet). La copertura dell'hot spot aiuterà a scaricare le mappe ma non ti darà la posizione GPS.