El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un servicio
propiedad de los EE.UU. que proporciona a los usuarios
información sobre posicionamiento, navegación y
cronometría.
Segmento del usuario
Lo integran los receptores GPS que
registran la señal emitida por los satélites
para el cálculo de su posición tomando
como base
Velocidad de la luz, Tiempo de viaje de la señal
Así se obtienen las
pseudodistancias entre cada
satélite y el receptor en un
tiempo determinado,
observando al menos cuatro
satélites en tiempo común; el
receptor calcula las
coordenadas X, Y, Z y el tiempo.
Segmento de control
Es una serie de estaciones de rastreo,
distribuidas en la superficie terrestre que
continuamente monitorea a cada satélite
analizando las señales emitidas por estos y
a su vez, actualiza los datos de los
elementos y mensajes de navegación, así
como las correcciones de reloj de los
satélites.
Las estaciones se ubican estratégicamente
cercanas al plano ecuatorial y en todas se
cuenta con receptores con relojes de muy
alta precisión.
Segmento espacial
Es una constelación de satélites
de navegación que orbitan la
Tierra a una altitud de cerca de
12.000 millas (20.000 kilómetros).
A esta altitud, los satélites
completan dos órbitas en un poco
menos de un día
Señales GPS
Los satélites del GPS transmiten dos señales de
radio de baja potencia, llamadas "L1" y "L2". Cada
señal GPS contiene tres componentes de
información:
datos de almanaque.
Contiene información sobre el
estado del satélite y la fecha y
hora actuales
ódigo pseudoaleatorio
Identifica al satélite que transmite su señal
datos de efemérides de satélite
Proporcionan información sobre la
ubicación del satélite en cualquier
momento.
Aunque el GPS puede dar
posiciones muy precisas, aún
hay fuentes de error.
Estos incluyen los errores del reloj, los retrasos
atmosféricos, sin saber exactamente dónde están los
satélites en sus órbitas, las señales que se refleja de
los objetos en la superficie de la Tierra, e incluso la
degradación intencionada de la señal del satélite.
Determinación
de Posiciones del
GPS
Las posiciones se obtienen mediante la
determinación de las distancias a los satélites
visibles. Este proceso se conoce como
"trilateración".
El momento de la transmisión de la señal en
el satélite se compara con el momento de la
recepción en el receptor.
La diferencia de estos dos tiempos nos dice
cuánto tiempo tomó para que la señal viajara
desde el satélite al receptor.
La diferencia de estos dos tiempos nos dice
cuánto tiempo tomó para que la señal viajara
desde el satélite al receptor.
COMO FUNCIONA EL GPS
GPS depende en que cada satélite en la
constelación transmita su posición exacta
y una señal de tiempo extremadamente
precisa a los recibidores en la tierra. Dada
esta información, los receptores GPS
pueden calcular su distancia al satélite, y
combinando esta información de cuatro
satelites, el recibidor puede calcular su
posición exacta usando un proceso
llamado trilateración.
Trilateración
Si uno conoce la distancia a un satélite, uno
sabe que su posición se encuentra sobre una
esfera con centro en el satélite y con un radio
igual a la distancia (Cuadro 3A).
El cuarto satélite
La distancia a los satélites se calcula midiendo
el tiempo que toma a la señal a llegar del
satélite al recibidor (Distancia = velocidad X
tiempo).
Otros errores
Otros errores tienen influencia en las medidas
de las señales de los satélites GPS, entre ellos
están la interferencia atmosférica y reflejos de
obstáculos en la tierra como árboles y edificios.
Aumento en la precisión
Nuevos métodos están en
desarrollo contínuo para hacer los
sistemas GPS más precisos y
confiables. En el presente, los más
comunes son el GPS diferencial
(DGPS), y el Sistema de Aumento
en Areas Amplias ("Wide Area
Augmentation System" - WAAS).
USOS PARA EL GPS
El desarrollo de posicionadores de GPS precisos y a precios razonables (Cuadro 4), y la
miniaturización de componentes electrónicos, han hecho que el GPS se encuentre disponible a casi
todo el mundo, lo cual ha facilitado que el GPS esté convirtiendose en una necesidad en muchas
facetas de la vida cotidiana.
Agricultura
Aumentar su producción y a mejorar la eficiencia de sus métodos de cultivo. Sistemas
de GPS ubicados en los tractores y en otros vehículos agrícolas, junto con sofisticados
sistemas de información geográficos utilizan varios métodos para recoger datos sobre
las condiciones del suelo, humedad, temperatura y muchas otras variables
Navegación en Tierra y Mar
Precisión de cartas marinas, para guiar sistemas de auto-piloto, para marcar objetos
sumergidos como obstrucciones o su sito favorito de pesca, y para determinar la
posición exacta de naves en alta mar.
Usos Militares
La navegación general, los servicios militares utilizan el GPS en gran variedad de
aplicaciones incluyendo dirigir proyectiles y "bombas inteligentes" a sus blancos, para
organizar el despliegue de tropas, para la coordinación en el campo y muchas otras
Mapas y Agrimensura
El GPS permite la construcción de mapas y cartas más precisas, y es usado
rutinariamente por agrimensores para planear proyectos y localizar marcadores
cadastrales, límites, estructuras, y rasgos naturales.
Ciencias
Investigaciones de Campo, usado ampliamente en la seismología, física,
ciencias del espacio y en muchas otras ramas de la ciencia.
Recreación
Operadores de embarcaciones para mantener el curso y para regresar a sitios
favoritos, por ciclistas y naturistas para mantenerse al tanto de sus posiciones y rutas,
y por grupos de viaje para compartir información sobre viajes y rutas.
Referencia de Tiempo
GPS se usa frecuentemente como un cronómetro fiable, puede ser usado para
sincronizar múltiples instrumentos científicos desplegados en el campo, o para
cualquier experimento que requiera sincronización precisa