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El sistema GPS permite
conocer las
coordenadas geográficas
del lugar donde nos encontramos en todo momento y con
gran precisión gracias a las medidas realizadas por una red de satélites
destinadas a tal fin.
¿QUE ES GPS?
El
Global Positioning System (GPS) o Sistema de
Posicionamiento Global originalmente llamado NAVSTAR, es un Sistema
Global de Navegación por Satélite (GNSS) el cual que permite determinar en todo
el mundo la posición de una persona, un vehículo o una nave, con una desviación
de cuatro metros. El sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es
operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
El
GPS funciona mediante una red de satélites que se encuentran orbitando alrededor
de la tierra. Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza
para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de
los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de
ellos.
En base a estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula
el retraso de las señales, es decir, la distancia al satélite. Por
"triangulación" calcula la posición en que éste se encuentra. La triangulación
consiste en averiguar el ángulo de cada una de las tres señales respecto al
punto de medición.
Conocidos los tres ángulos se determina fácilmente la propia
posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las
coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene
la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se
consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes
atómicos que desde tierra sincronizan a los satélites.
Dentro de las grandes redes de
comunicaciones se encuentra el sistema de posicionamiento global o GPS (Global
Positioning System). Este es un sistema de localización y navegación por
satélite, que mediante una constelación de satélites permite determinar las
coordenadas de latitud, longitud y altitud de un punto cualquiera de la Tierra.
La
antigua Unión Soviética tenía un sistema similar llamado GLONASS, ahora
gestionado por la Federación Rusa. Actualmente la Unión Europea intenta
lanzar su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado
'Galileo'.
Elementos
que lo componen
Sistema de satélites: Formado
por 21 unidades operativas y 3 de repuesto en órbita sobre la tierra a 20.200
Km.
con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo y que se
abastecen de energía solar.
Estaciones terrestres: Envían
información de control a los satélites para controlar las órbitas y realizar el
mantenimiento de toda la constelación.
Terminales receptores: Es el
elemento que nos indica la posición en la que estamos, conocidas también como
Unidades GPS, son las que podemos adquirir en las tiendas especializadas.
Funcionamiento
El receptor GPS funciona
midiendo su distancia de los satélites, y usa esa información para calcular su
posición. Esta distancia se mide calculando el tiempo que la señal tarda en
llegar a su posición, y basándose en el hecho de que la señal viaja a la
velocidad de la luz (salvo algunas correcciones que se aplican), se puede
calcular la distancia sabiendo la duración del viaje.
Cada satélite indica que el
receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera con centro en el
propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.
Obteniendo información de dos
satélites se nos indica que el receptor se encuentra sobre la circunferencia que
resulta cuando se intersectan las dos esferas.
Si adquirimos la misma
información de un tercer satélite notamos que la nueva esfera solo corta el
circulo anterios en dos puntos.
Teniendo información de un el
cuarto satélite, la cuarta esfera coincidirá con las tres anteriores en un único
punto, y es en este momento cuando el receptor puede determinar una posición
tridimensional, 3D (latitud, longitud y altitud).
Funcionamiento del GPS:
Para realizar una operación de localización y determinación de un punto de la
Tierra se requiere que al menos cuatro satélites emitan su señal de posición en
el espacio. Cada satélite transmite su posición y la hora exacta a un receptor
situado en un punto de la Tierra, de forma repetitiva, miles de veces por
segundo. La diferencia entre la hora de emisión enviada y la hora de recepción
en el receptor, multiplicada por la velocidad de la luz, determina la distancia
entre el satélite y e! receptor. Incluso estando el receptor en movimiento, el
sistema de satélites seguirá ofreciendo datos de posición, que combinados
permiten conocer la velocidad a la que se mueve el receptor
Fiabilidad
de los datos
Debido al carácter militar del
sistema GPS, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos se reserva la
posibilidad de incluir un cierto grado de error aleatorio que puede variar de
los 15 a los 100 metros.
Aunque actualmente no aplique
tal error inducido, el GPS ofrece por sí solo una precisión aproximada de entre
0 y 15 metros.
Fuentes de
error
Retraso de la señal en la
ionosfera y troposfera.
Señal multirruta, producida por
el rebote de la señal en edificios y montañas cercanos.
Errores de orbitales, donde los
datos de la órbita del satélite no son completamente precisos.
Número de satélites visibles.
Geometría de los satélites
visibles.
Errores locales en el reloj del
GPS.
GPS
diferencial
DGPS (Differetial GPS) o GPS
diferencial es un sistema que proporciona a los receptores de GPS correcciones a
los datos recibidos de los satélites GPS. Estas correcciones, una vez aplicadas,
proporcionan una mayor precisión en la posición calculada.
El sistema de correcciones
funciona de la siguiente manera:
Una estación base en tierra,
con coordenadas muy bien definidas, escucha los satélites GPS.
Calcula su posición por los
datos recibidos de los satélites.
Dado que su posición está bien
definida, calcula el error entre su posición verdadera y la calculada, estimando
el error en cada satélite.
Se envía estas correcciones al
receptor a través de algún medio.
Existen varias formas de
obtener las correcciones DGPS. Las más usadas son:
Recibidas por radio a través de
algún canal preparado para ello, como el RDS en una emisora de FM.
Descargadas de Internet con una
conexión inalámbrica.
Proporcionadas por algún
sistema de satélites diseñado para tal efecto. En Estados Unidos existe el WAAS,
en Europa el EGNOS y en Japón el MSAS, todos compatibles entre sí.
Para que las correcciones DGPS
sean válidas, el receptor tiene que estar relativamente cerca de alguna estación
DGPS, generalmente, a menos de mil kilómetros.
La precisión lograda puede ser
de unos dos metros en latitud y longitud, y unos tres metros en altitud.
Aplicaciones
Navegación terrestre, marítima
y aérea. Bastantes coches lo incorporan en la actualidad, siendo de especial
utilidad para encontrar direcciones o indicar la situación a la grúa.
Topografía y geodesia.
Localización agrícola (agricultura de precisión).
Salvamento.
Deporte, acampada y ocio.
Para enfermos y discapacitados.
Aplicaciones científicas en
trabajos de campo.
Geocaching, actividad
consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios
El sistema GPS se utiliza
en multitud de aplicaciones:
• Localización de móviles en la superficie terrestre, lo que permite acceder a
la posición de un vehículo accidentado o a gente perdida, por ejemplo, en la
montaña.
• Cartografía y topografía: los satélites GPS
realizan barridos a la superficie terrestre para generar mapas de gran
precisión, ofreciendo datos de longitud, latitud y altitud para cada punto de la
Tierra.
• Asistencia a la navegación: en los casos de
navegación aérea o marítima, el sistema ofrece en todo momento la posición del
receptor de a bordo. De esta forma, se puede seguir con el trayecto, en
condiciones en las que los navegantes no puedan acceder a una señal de
referencia o de guiado, como las estrellas o la línea de costa. Se está
empezando a utilizar este tipo de sistemas de navegación en los vehículos
terrestres. En estos sistemas, los vehículos van dotados de una computadora con
mapas actualizados de ciudades o del entorno en el que estos se encuentren.
• Patrones de tiempo y sistemas de sincronización:
dado que las señales procesadas por los satélites son enviadas y recibidas en
tiempo real, las bases de tiempo son generadas desde relojes atómicos dotados de
enorme precisión. Estas señales sirven como medio de sincronización para otros
sistemas que requieran la utilización de tiempo exacto.
Waypoints
Los
waypoints son coordenadas de puntos de referencia utilizados en la
navegación basada en GPS.
En los receptores GPS se pueden
almacenar las coordenadas (latitud y longitud) de un punto específico, ya sea de
destino o intermedio en la ruta, para posterior referencia.
Con este tipo de aplicación (Waypoints)
es posible mediante una unidad GPS en tierra y a través de un conjunto de mapas,
ubicar con precisión la disponibilidad de muchos puntos de interés que inclusive
estarían categorizados mediante una aplicación específica para poder realizar
filtros sobre el mapa basados en dichas categorías, de forma que tendríamos una
lista como la siguiente:
1.Aeropuertos (01020345)
1.1 John F. Kennedy
1.2 La Guardia
1.3 Aeropuerto Internacional de
las Américas
2.Restaurantes (02030405)
2.1 Burguer King
2.2 Mc Donalds
2.3 Wendy´s
2.4 Taco Bell
...
De esta forma el usuario
mediante la aplicación podría filtrar en cualquier momento el listado basado en
Aeropuertos, y solo estos serían mostrados e identifados sobre el mapa
utilizando un conjunto de símbolos que por lo general incluyen información como:
Nombre del Waypoint
Dirección escrita del lugar y
posibles teléfonos
Punto distintivo sobre el mapa
Icono que identifica al
Aeropuerto de nuestro ejemplo entre otros
De igual forma es posible
sincronizar nuestros mapas que funcionen en conjunto con nuestros receptores
GPS´s para ubicar Waypoints en partícular a lo largo de nuestra ruta y
registrarlo como Waypoint nuevo de nuestra nueva constalación de puntos en el
camino.
Visto de otra manera, los
Waypoints son puntos que el usuario de un GPS marca en cualquier momento para
referencia futura, así puede crear sus propios sitios de interés, lugares
visitados o simplemente para recordar que estuvo en ese lugar. Una de los usos
prácticos de estos puntos es que posteriormente se pueden revisar, descargar a
un computador para ser usados en mapas o simplemente para poder llegar
nuevamente al lugar marcado, esto llega a ser muy practico cuando se visita
lugares con poco o ningún punto de referencia, tales como puntos de pesca en un
lago, ubicación de cuevas en montañas, etc.
Fuente Consultada: Enciclopedia Libre (Wikipedia
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