Il GPS (acronimo dei termini Global Positioning System, Sistema di Posizionamento Globale) è un sistema di posizionamento su base satellitare nato negli anni '70 negli Stati Uniti d'America per scopi esclusivamente militari; il sistema GPS (o, più correttamente, NAVSTAR GPS, NAVigation Satellite Time And Ranging Global Positioning System) fu creato dall'USDOD, il Dipartimento della Difesa Statunitense.
Come vedremo in seguito, nei primi anni '80, l'amministrazione Reagan concesse, pur con alcune limitazioni, l'uso della tecnologia GPS anche per scopi civili. Il sistema GPS viene tuttora gestito dal governo statunitense e tutti coloro che sono dotati di ricevitori opportuni possono usufruire, in modo gratuito, di tale tecnologia.
La tecnologia GPS è diventata nel corso degli ultimi anni di uso sempre più comune (l'utilizzo dei navigatori satellitari è ormai universalmente diffuso) tanto che oggi è possibile acquistare ricevitori GPS a prezzi relativamente contenuti.
Lo scopo principale di questo articolo è quello di approfondire, per quanto possibile, un argomento specifico, ovvero le applicazioni del GPS al mondo della corsa, ma quello sul GPS è un argomento curioso e interessante anche da un punto di vista più esteso; per questo motivo riteniamo opportuno fornire alcune informazioni di carattere generale su questa interessante tecnologia.

GPS: una storia interessante

Il GPS nacque, come abbiamo visto nel paragrafo precedente, per scopi prettamente militari; l'innovativo sistema era, ed è tuttora, basato su una flotta di satelliti distanti circa 20.000 km dalla Terra e orbitanti attorno a essa (all'epoca i satelliti erano 24, ma in seguito tale numero è cresciuto); la durata dell'orbita di un satellite GPS è di 12 ore; quindi ognuno di essi compie ogni giorno due rivoluzioni complete intorno al nostro pianeta. I satelliti GPS sono distribuiti su 6 orbite ellittiche allo scopo di "coprire" interamente tutta la superficie terrestre.
La svolta che ha fatto uscire il GPS dal ristretto ambito militare risale al 1983 ed è legata a un evento tragico; in quell'anno infatti, per la mancanza di un sistema di navigazione adeguato, un aereo civile appartenente alla compagnia aerea Korean Air Lines violò per errore lo spazio aereo dell'allora Unione Sovietica; i caccia sovietici abbatterono l'aereo provocando la morte di 269 civili. In seguito a questa tragica vicenda, l'allora presidente statunitense, Ronald Reagan, concesse l'uso della tecnologia GPS anche per scopi non militari. Questa concessione aveva però delle limitazioni; il governo statunitense fornisce infatti due livelli di servizio GPS: segnale PPS e segnale SPS; il segnale PPS (Precision Positioning System), la cui precisione è inferiore ai 10 m, sarebbe rimasto riservato agli usi militari, mentre il segnale SPS (Standard Positioning System), opportunamente degradato, con una precisione di 100 m, poteva essere liberamente utilizzato da tutti. La degradazione del segnale è stata poi tolta nell'anno 2000 dall'allora presidente statunitense Bill Clinton; nei modelli a uso civile devono però permanere alcune limitazioni relative alla precisione delle rilevazioni; tali limitazioni sono legate a questioni di sicurezza, per impedirne per esempio il montaggio su missili; il superamento di tali limiti è consentito a patto che non sia contemporaneo.
Ai 24 satelliti iniziali ne sono stati aggiunti poi altri 7; ciò ha consentito un miglioramento dell'affidabilità anche in caso di eventuali guasti che si possono verificare in qualche stazione satellitare. L'organizzazione dei satelliti è tale che in ogni emisfero siano sempre visibili almeno 12 satelliti.
Il resto è storia recente, la concessione del sistema satellitare a scopi civili ha fatto entrare gradualmente il GPS nel quotidiano della maggior parte delle persone, adesso infatti troviamo dispositivi GPS portatili per i più svariati usi, dai navigatori satellitari che vengono utilizzati nelle automobili a quelli che possono essere aggiunti a computer palmari o ai notebook o alla strumentazione sportiva. I GPS per il mercato consumer sono tutti strumenti passivi, ricevono cioè i segnali provenienti dai satelliti in orbita, ma non sono in grado di inviare loro nessun tipo di informazione. Non si può quindi, tanto per sfatare una leggenda metropolitana, essere rintracciati da chicchessia solo perché abbiamo con noi un ricevitore GPS.

GPS: qualche informazione tecnica

I ricevitori GPS ricevono i segnali provenienti da alcuni satelliti presenti nella propria parte di emisfero; il ricevitore scarta quelli che si trovano troppo in basso all'orizzonte, dopodiché attua una selezione dei segnali migliori. A questo punto viene spontaneo chiedersi come sia possibile che il ricevitore riesca a "sapere" dov'è localizzato; ci riesce grazie a un calcolo che è noto come trilaterazione; per comprendere il concetto di trilaterazione può essere utile un esempio "pratico". Ci troviamo in un luogo a noi totalmente sconosciuto; chiediamo quindi a Tizio dove ci troviamo; ci viene risposto che siamo a 625 km da A; ciò ci aiuta molto relativamente; poniamo quindi a Caio la stessa domanda; ci viene risposto che ci troviamo a 690 km da B; non è moltissimo, ma la visione comincia a schiarirsi, infatti, se combiniamo entrambe le informazioni si ottiene un'intersezione tra due aree circolari; si può quindi supporre di trovarsi in uno dei due punti in cui le aree si intersecano; a questo punto interpelliamo Sempronio che ci risponde che ci troviamo a 615 km da C; a questo punto, intersecando la terza area possiamo escludere una delle due intersezioni precedenti perché la terza area si intersecherà soltanto con una delle due intersezioni; quello riportato è un esempio di trilaterazione a due dimensioni; la trilaterazione a tre dimensioni, quella utilizzata dal GPS, è concettualmente simile, la differenza sostanziale è che non si devono prendere in considerazione dei cerchi, ma delle sfere. Grazie alla trilaterazione a tre dimensioni il GPS è in grado di calcolare velocemente la propria posizione; attraverso la combinazione delle informazioni che il ricevitore GPS ottiene da tre satelliti, esso è in grado quindi di valutare longitudine e latitudine; se aggiungiamo le informazioni provenienti da un quarto satellite, il dispositivo GPS è in grado di fornire i dati relativi all'altitudine.

GPS e running

Nell'ambito del running il GPS viene soprattutto utilizzato per misurare le distanze, anche se i dati che può fornire contemplano molte altre grandezze legate allo spostamento del podista. Cerchiamo adesso, per chiarirci ulteriormente le idee, di applicare alcune informazioni che abbiamo trattato nei paragrafi precedenti. Sappiamo che un'unità GPS riceve i dati di posizione da alcuni satelliti dopodiché avviene un campionamento di detti dati; il campionamento avviene ogni n secondi. In questa semplice descrizione ci sono i limiti e i vantaggi del sistema.
Infatti gli errori possibili sono sostanzialmente due:
a) non arriva il segnale del satellite. Ovvio che il dato di posizione viene a mancare. Ciò avviene, similmente a come accade per i telefonini, quando l'unità GPS "non prende" il segnale, in particolare quando "non ha cielo". Si deve notare che (per il punto b sottostante), se percorro una galleria rettilinea, l'unità campionerà prima e dopo la galleria, congiungerà i punti e l'errore sarà nullo. Se invece la galleria è piena di curve, congiungendo i punti di inizio e di fine, si avrà un errore notevole.
b) Il campionamento è insufficiente. Ciò si verifica quando il percorso non è rettilineo e pieno di curve. Supponiamo che il tratto del percorso sia rappresentato dai due lati AB e BC del triangolo:


Se vado da A a C passando per B a 4'/km e impiego 5 secondi (cioè la distanza AC è 20,83 m), se sono sfortunato e il rilevamento della mia posizione avviene in A e in C, il sistema GPS rileva una distanza pari a quella del lato AC e non quella che ho effettivamente percorso (lati AB+BC). Il caso peggiore si ha quando il triangolo è equilatero con un errore di 10,4 m.
La precisione - Ovviamente se sono fortunato e il campionamento avviene in B non c'è errore perché i tratti AB e BC sono misurati correttamente. I primi GPS avevano una frequenza di campionamento molto bassa e quindi l'errore poteva essere notevole; oggi con campionamenti ogni secondo l'errore può essere tranquillamente inferiore ai 50 m per 10 km.
Attualmente i migliori GPS danno prestazioni molto attendibili, anche se, come abbiamo visto, a volte prendono ancora cantonate; in ogni caso l'errore massimo è sempre inferiore al 2% (200 m su 10 km, ma ormai sono situazioni limite). Se si vuole misurare un percorso, è opportuno farlo almeno due volte, in senso inverso e in giornate diverse; per la massima precisione, è importante non farlo tutto di corsa poiché più veloci si va e più tardi si rischia di agganciare il segnale: se per esempio si deve misurare un mille, si può correre per 950 m e poi fare le ultime decine di metri al passo, molto lentamente, evitando che il segnale dei 1.000 metri scatti quando si è già a 1.020 o 1.030.
I vantaggi – Sono notevoli, soprattutto per coloro che amano correre in libertà, decidendo spesso il percorso durante l'allenamento.
Gli svantaggi – Per misurare un percorso occorre farlo! Se per esempio parto dal desiderio di trovare un percorso di 25 km, il GPS mi aiuta solo… sul campo! Così un organizzatore di una corsa podistica che vuole misurare il suo tracciato deve farselo di corsa e una modifica dell'ultima ora (per esempio per cause di viabilità) renderà impossibile fornire una misura precisa ai partecipanti.
Gli altri dati - I vari modelli consentono si avere molti altri dati, ma praticamente l'unico veramente interessante è la distanza. in particolare, la velocità rilevata è sempre molto imprecisa, se l'andatura del runner non è uniforme perché frutto di una media, a volte non significativa.

GPS: alcuni modelli per il running

Lungi dal voler essere esaustivi (i modelli attualmente in commercio sono numerosissimi e sarebbe impossibile recensirli tutti), forniamo alcune informazioni su pochi modelli che potrebbero risultare interessanti per il podista. Si deve tenere comunque conto che l'obsolescenza di questo tipo di informazioni è notevole in quanto le case produttrici mettono in commercio nuovi modelli seguendo cadenze abbastanza ravvicinate. Per la nostra breve analisi abbiamo preso in considerazione cinque dispositivi GPS: il Forerunner 610 di Garmin, il MyTach di Aim, il Nike+ SportWatch GPS Powered by TomTom, un dispositivo nato dalla collaborazione fra Nike e TomTom, il Forerunner 205 di Garmin e il Keymaze Kalenji 300 di Geonaute commercializzato da Decathlon.
 
Forerunner 610 – Il Forerunner 610 di Garmin è un dispositivo GPS da polso con quadrante touchscreen; sfiorando il display si possono sia visualizzare i dati sia regolare le varie impostazioni.
Fra le varie caratteristiche segnalate dal costruttore, oltre al già citato touchscreen, troviamo il Virtual Partner, ovvero una raffigurazione grafica del passo ideale che viene stabilito prima della corsa o dell'allenamento e del passo effettivo che viene tenuto dal runner. La funzione Virtual Racer consente una "gara" contro una prestazione precedente (che può essere del runner stesso o, per esempio, di un suo avversario). È poi possibile impostare il dispositivo in modo da poter tornare al punto di partenza, una funzione che può essere utile quando si sperimentano percorsi nuovi. 
Il Forerunner 610 è dotato di tecnologia wireless ed è quindi in grado, quando si trova nell'area coperta da un computer, di scaricare automaticamente i dati dell'allenamento o della corsa. 
Le dimensioni del Forerunner 610 sono 4,57x 6,35x1,42 cm, il display ha un diametro di 2,54 cm e il suo peso si aggira sui 72 g. Funziona con batterie agli ioni di litio ed è ricaricabile. L'autonomia è di circa un mese in modalità risparmio energetico, mentre è di 8 ore in modalità allenamento.
Il prezzo oscilla dai 310 ai 350 euro.
MyTach – MyTach di Aim è un dispositivo GPS da polso che la casa produttrice presenta come uno strumento progettato sia per coloro che praticano sport a livello amatoriale sia per gli sportivi professionisti. Viene indicato come adatto a diverse discipline sportive; oltre a coloro che praticano la corsa, MyTach viene consigliato a chi si cimenta in attività quali il ciclismo, il trekking, l'equitazione ecc. Secondo il produttore le caratteristiche vincenti del dispositivo GPS in questione sono l'acquisizione ultra rapida del segnale satellitare grazie all'utilizzo della tecnologia FCHS (Fast Connection High Sensitivity) che consentirebbe un tempo di acquisizione del segnale generalmente inferiore ai 30 secondi. Viene inoltre garantita una precisione notevole anche in condizioni critiche (posizionamento in luoghi dove il segnale satellitare è generalmente scarso). Le informazioni ottenibili dal dispositivo sono altamente personalizzabili e il software fornito con il dispositivo consente una facile analisi sia del percorso effettuato sia delle informazioni riassuntive della stagione sportiva. L'autonomia delle batterie è di circa 9 ore.
Le dimensioni del MyTach sono 6,7x5,2x1,89 cm; il suo peso è di 82 g circa.
Il prezzo indicativo è di 195 euro.
Nike+ SportWatch GPS Powered by TomTom – Nike+ SportWatch GPS Powered by TomTom è un dispositivo GPS da polso nato dalla collaborazione fra Nike e TomTom. L'interfaccia del dispositivo è caratterizzata da una notevole leggibilità. Le informazioni che il dispositivo fornisce sono quelle comuni ai dispositivi di questo tipo. La confezione, oltre al dispositivo da polso contiene un cavetto USB, la guida rapida e il sensore Nike+.  Lo schermo è in vetro minerale ad alta risoluzione; la batteria, ricaricabile, è ai polimeri di litio ed è operativa per circa 8 ore in modalità corsa con GPS e sensore accesi; la durata in modalità stand-by è di circa 50 giorni.
Le dimensioni del Nike+ SportWatch GPS Powered by TomTom sono 3,6 x 5,9 x 1,6 cm; il suo peso è di 63 g circa.
Il prezzo indicativo è di 199 euro.
Forerunner 205 – Il Forerunner 205 di Garmin è un dispositivo GPS da polso che la casa produttrice consiglia principalmente per la corsa, per il ciclismo e per le prove da endurance estreme come, per esempio la Marathon des sables; fra gli utilizzi secondari la casa ricorda la mountain bike e l'escursionismo. Come nel già citato Forerunner 610, troviamo l'interessante funzione del Virtual Partner; il chip GPS montato sul dispositivo è il SiRFstarIII, un processore  le cui caratteristiche principali sono quella di riuscire ad acquisire e soprattutto mantenere il segnale nelle aree urbane o nelle aree forestale densamente coperte e quella di avere un ottimo TTFF (Time To First Fix) o, detto in altri termini, un'ottima capacità di agganciare rapidamente il segnale satellitare e determinare la posizione. Il Forerunner 205 è ampiamente configurabile e la memoria interna è in grado di contenere fino a due anni di allenamenti. La confezione del dispositivo contiene anche una base da tavolo per la ricarica delle batterie (la durata per l'utilizzo tipico è di circa 10 ore) e una presa USB per il collegamento al PC per l'eventuale analisi degli allenamenti con il software Garmin Training Center. Molte funzioni sono automatizzate (per esempio non occorre premere alcun tasto per gli intertempi dei giri).
Le dimensioni del Forerunner 205 sono 5,33x1,78x6,86 cm; il suo peso è di circa 77 g.
Il prezzo oscilla dai 110 ai 140 euro.
Keymaze Kalenji 300 – Il Keymaze Kalenji 300 della Geonaute, commercializzato da Decathlon, è un interessante prodotto che la casa raccomanda per la corsa e il fitness in generale. È dotato di tutte le basilari funzioni di questo tipo di strumenti (funzione velocità, distanza, altitudine ecc.) ed è possibile ottenere la visualizzazione dei percorsi grazie all'interfacciamento con Google Earth, il software di Google che genera immagini virtuali del nostro pianeta utilizzando immagini satellitari.
Il chip GPS montato sul Keymaze kalenji 300 è il già citato SiRFstarIII; l'autonomia delle batterie agli ioni di litio è notevole (circa 14-15 ore in modalità GPS e una settimana per gli utilizzi più semplici); il peso si aggira sui 73 g.
Il prezzo oscilla dagli 80 ai 99 euro.