Digna
Celina Rivas Suárez
Ángel
Leonel Pérez Márquez
|
Tabla de
contenidos
1.
Generalidades
y Descripción
2.
Utilidad
3.
Fundamentos
6.
Bibliografía |
Introducción
El
Sistema de Posicionamiento Global, conocido también como GPS, es
un sistema de navegación basado en 24 satélites, que proporcionan posiciones en
tres dimensiones, velocidad y tiempo, las 24 horas del día, en cualquier parte
del mundo y en todas las condiciones climáticas. Al no haber comunicación
directa entre el usuario y los satélites, el GPS puede dar servicio a un número
ilimitado de usuarios.
Historia y Desarrollo
Dirigido por el Departamento
de Defensa de Estados Unidos, el Sistema de Posicionamiento Global Navstar se creó en 1973 para reducir los crecientes problemas
en la navegación. Al ser un sistema que supera las limitaciones de la mayoría
de los sistemas de navegación existentes, el GPS consiguió gran aceptación
entre la mayoría de los usuarios. Desde los primeros satélites, se ha probado
con éxito en las aplicaciones de navegación habituales. Como puede accederse a
sus funciones de forma asequible con equipos pequeños y baratos, el GPS ha
fomentado muchas aplicaciones nuevas.
Descripción
El
Global Positioning
System (GPS) permite determinar en todo el mundo la posición de una
persona, (en todo su conjunto incluyendo sus extremidades de ahí que se
denomine global) un vehículo o una nave, con una desviación de cuatro metros.
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 en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que consiste en
averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar la
distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las
distancias, 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.
La
antigua Unión Soviética tenía un sistema similar llamado GLONASS, ahora
gestionado por
Actualmente
El Sistema de
Posicionamiento Global, desde su creación hace más de treinta años, se ha
convertido en elemento sustancial de muchas aplicaciones tecnológicas que contribuyen
a salvar vidas y mejorar la economía.
Sepultado debajo de la nieve, desppués de un alud gigantesco, el hombre
supo que apenas le quedaban 20 o 30 minutos, antes de que su cuerpo se
congelara. La única solución era que llegara ayuda a tiempo; y su esperanza, el
pequeño aparato que le habían dado en la base antes de salir a esquiar.
Al otro lado del mundo, muy lejos de los Alpes
suizos, en medio de un huracán, el barco langostero perdió de vista la tierra.
El capitán, frente a las olas y la oscuridad de la noche, solo miraba
alternativamente a la pantalla y a las cartas de navegación, calculando cuál
sería el puerto más cercano donde buscar refugio.
Mientras, a miles de kilómetros, llas nubes bajas que ocultaban la pista
de aterrizaje no fueron impedimento para que el piloto, guiado por el
controlador de vuelo y los aparatos en cabina, especialmente el indicador de
altura, pudiera aterrizar sin problemas el enorme Boeing con su carga de
pasajeros.
Las situaciones anteriores describen algunos de los
múltiples usos que puede tener el Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System, GPS por sus
siglas en inglés), un invento que en los últimos años ha revolucionado los
sistemas de navegación, vuelo y comunicación en general, pero que tiene ya más
de 30 años y cuyo uso parece ilimitado.
Uso ilimitado
Organizaciones ecologistas como Greenpeace,
exploradores antárticos como los que habitan en las estaciones de ese extremo
del mundo, alpinistas que escalan el Himalaya o
corredores de competencia por los desiertos, como los que participan en el
famoso Sahara Rally, pueden atestiguar, al igual que pilotos, navegantes o
conductores, la utilidad del GPS en situaciones extremas.
Gracias a este sistema se han salvado incontables vidas
humanas desde su implementación, pero también se han ahorrado considerables
recursos materiales en todo el mundo, especialmente hidrocarburos.
Hoy es casi ilimitado el uso de los GPS, que vienen ya
incorporados incluso en algunos teléfonos móviles de última generación. Pero
también tienen su lado feo, al ayudar a las “bombas inteligentes” a encontrar
mejor su blanco, que muchas veces es una escuela, una vivienda o un vehículo
cargado de civiles, y en cuyo caso se achaca a “errores del sistema” lo que en
realidad son deliberadas actuaciones criminales.
Pese a eso, el GPS llegó a nuestras vidas, como tantas
otras tecnologías, para quedarse.
Formas de trabajar
Si
bien tienen múltiples aplicaciones y formas de trabajar, los GPS ofrecen algunos
servicios básicos, que son los que más se han extendido en el mundo.
Uno
de estos es el posicionamiento llamando a un Call Center o Centro de Llamadas, al cual se le solicita la
ubicación de un equipo que tenga la tecnología instalada, por lo que la
operadora puede ver en un mapa digital dónde está exactamente el mismo e
informarlo a quien solicita el servicio.
Otra
de las utilidades es el Reporte de Trayectoria en un tiempo determinado, pues
al tener instalado el GPS, el desplazamiento del vehículo va quedando
registrado, y por ende la cantidad de kilómetros recorridos, los lugares donde
estuvo, el tiempo que demoró en desplazarse o el que estuvo detenido, todo lo
cual puede a su vez representarse en un mapa para mayor exactitud.
También
existe el llamado Posicionamiento Off Line, donde mediante una Terminal de Datos en el vehículo
se va almacenando la trayectoria, la cual es “descargada” periódicamente en un
sistema informático para ser visualizada en un mapa.
Aunque
en los casos anteriores el conductor del vehículo terrestre, aéreo o marítimo,
o la persona que porta un GPS, no ve por sí mismo en
un mapa la ubicación, existen otras variantes donde sí puede hacerlo.
Ese
es el caso del llamado Posicionamiento o Seguimiento On
Line, donde el usuario, previa conexión al proveedor
del servicio, puede ver la posición o la trayectoria de su GPS en el tiempo
desde una pantalla en su propio auto, en el avión, la embarcación o el celular.
Algo similar existe en determinados servicios, como los de taxis, que disponen
de la facilidad de ver dónde se encuentran los vehículos, para así agilizar la
recogida de clientes.
Cosas curiosas
Entre
las múltiples utilidades que se han encontrado a los GPS está la de utilizarlos
para la conservación de la naturaleza. Hace varios meses, ecologistas
preocupados por la extinción de las tortugas marinas, colocaron en algunas de
ellas equipos GPS, para después soltarlas y visualizar su migración mediante
Internet.
Los
interesados en el tema pudieron ver “en vivo”, al seguir la página web minuto a minuto, durante días, cómo algunos de estos
animales “desaparecían” de la pantalla, al ser capturados por los pescadores;
mientras que otros revelaron rutas migratorias no acostumbradas, cuyas causas
se debían tanto a la acción depredadora del hombre, la búsqueda de alimentos o
la contaminación del mar.
Pero
los GPS también han servido en los últimos años para encontrar autos robados en
países como Estados Unidos o el continente europeo, donde empresas productoras
de autos, como Rolls Royce,
Mercedez Benz o Jaguar,
venden su producto con la divisa de que si fueran robados, la policía puede
saber dónde están en minutos, gracias al equipo de localización instalado en
las carrocerías.
Otros
proyectos más humanitarios, en cambio, están siendo desarrollados por equipos
conjuntos de médicos e informáticos. Entre estos sobresalen los experimentos
para contribuir al desplazamiento de los ciegos con el uso de los GPS, y la
localización de niños pequeños o ancianos cuando se extravían.
Aplicaciones Futuras
En la actualidad hay 24
satélites GPS en producción, otros están listos para su lanzamiento y las
empresas constructoras han recibido encargos para preparar más y nuevos
satélites para el siglo XXI. Al aumentar la seguridad y disminuir el consumo de
carburante, el Sistema de Posicionamiento Global será el componente clave de
los sistemas aeroespaciales internacionales y se utilizará desde el despegue
hasta el aterrizaje. Los conductores lo utilizarán como parte de los sistemas
inteligentes en carretera y los pilotos para realizar los aterrizajes en
aeropuertos cubiertos por la niebla y otros servicios de emergencia. El sistema
ha tenido una buena acogida y se ha generalizado en aplicaciones terrestres,
marítimas, aéreas y espaciales.
Funcionamiento
Los satélites GPS llevan
relojes atómicos de alto grado de precisión. La información horaria se sitúa en
los códigos de transmisión mediante los satélites, de forma que un receptor puede
determinar en cada momento en cuánto tiempo se transmite la señal. Esta señal
contiene datos que el receptor utiliza para calcular la ubicación de los
satélites y realizar los ajustes necesarios para precisar las posiciones. El
receptor utiliza la diferencia de tiempo entre el momento de la recepción de la
señal y el tiempo de transmisión para calcular la distancia al satélite. El
receptor tiene en cuenta los retrasos en la propagación de la señal debidos a
la ionosfera y a la troposfera. Con tres distancias a tres satélites y
conociendo la ubicación del satélite desde donde se envió la señal, el receptor
calcula su posición en tres dimensiones.
Sin embargo, para calcular
directamente las distancias, el usuario debe tener un reloj atómico
sincronizado con el Sistema de Posicionamiento Global. Midiendo desde un
satélite adicional se evita que el receptor necesite un reloj atómico. El
receptor utiliza cuatro satélites para calcular la latitud, la longitud, la
altitud y el tiempo.
Partes
El Sistema de Posicionamiento
Global consta de tres divisiones: espacio, control y usuario. La división
espacio incluye los satélites y los cohetes Delta que lanzan los satélites
desde Cabo Cañaveral, en Florida, Estados Unidos. Los satélites GPS se
desplazan en órbitas circulares a 17.440 km de
altitud, invirtiendo 12 horas en cada una de las órbitas. Éstas tienen una
inclinación de 55° para asegurar la cobertura de las regiones polares. La
energía la proporcionan células solares, por lo que los satélites se orientan
continuamente dirigiendo los paneles solares hacia el Sol y las antenas hacia
La división control incluye
la estación de control principal en la base de las Fuerzas Aéreas Falcon, en Colorado Springs,
Estados Unidos, y las estaciones de observación situadas en Falcon
AFB, Hawai, en la isla de Ascensión en el Atlántico, en Diego García en el
océano Índico, y en la isla Kwajalein en el Pacífico
sur. Las divisiones de control utilizan las medidas recogidas en las estaciones
de observación para predecir el comportamiento de las órbitas y relojes de cada
satélite. Los datos de predicción se conectan a los satélites para
transmitirlos a los usuarios. La división control también se asegura de que las
órbitas de los satélites GPS permanezcan entre los límites y de que los relojes
no se alejen demasiado del comportamiento nominal.
La división usuario es
un término en principio asociado a los receptores militares. Los GPS militares
utilizan equipos integrados en armas de fuego, armamento pesado, artillería,
helicópteros, buques, submarinos, carros de combate, vehículos de uso múltiple
y los equipos individuales para soldados. Además de las actividades básicas de
navegación, su aplicación en el campo militar incluye designaciones de destino,
apoyo aéreo, municiones ‘terminales’ y puntos de reunión de tropas. La
lanzadera espacial está dotada de un Sistema de Posicionamiento Global.
Con más de medio millón
de receptores de GPS, los usuarios civiles tienen una división propia, grande y
diversa. Incluso antes de que todos los componentes de los satélites estuvieran
en órbita, los investigadores utilizaban el Sistema de Posicionamiento Global
para adelantar días o semanas los métodos oficiales de investigación. El GPS se
usa hoy en aeroplanos y barcos para dirigir la navegación en las aproximaciones
a los aeropuertos y puertos. Los sistemas de control de seguimiento envían
camionetas y vehículos de emergencia con información óptima sobre las rutas. El
método denominado ‘granja de precisión’ utiliza el GPS para dirigir y controlar
la aplicación de fertilizantes y pesticidas. También se dispone de sistemas de
control de seguimiento como elemento de ayuda a la navegación en los vehículos
utilizados por excursionistas.
El Sistema de Posicionamiento
Global (GPS) está disponible en dos formas básicas: SPS, iniciales de Standard Positioning Service (Servicio de Posicionamiento
Estándar), y PPS, siglas de Precise Positioning Service (Servicio de Posicionamiento Preciso). El SPS
proporciona la posición absoluta de los puntos con una precisión de
Las técnicas de mejora,
como el GPS diferencial (DGPS), permiten a los usuarios alcanzar hasta
Elementos que lo componen
La
conocida como Disponibilidad Selectiva (S/A en su acrónimo inglés) es
una degradación intencionada de la señal GPS con el fin de evitar la excesiva
precisión de los receptores GPS comerciales modernos.
Con
objeto de impedir que el sistema fuese utilizado con fines no pacíficos por
enemigos de los EE.UU. (guiado de misiles fundamentalmente) el Departamento
de Defensa estadounidense, encargado de su mantenimiento y precisión, optó
por degradar intencionadamente la señal que emiten los satélites de la
constelación NAVSTAR. Esto se llevó a cabo de dos maneras:
Con
ellos se conseguía limitar la precisión horizontal a unos valores de entre 15-
Tal
situación ocurrió, por ejemplo, durante
El
desarrollo de nuevas técnicas que corregían estos desfases (uso combinado del
sistema NAVSTAR estadounidense y el GLONASS ruso, este último sin recortes en
la precisión), la concepción de nuevos Sistemas Globales de Navegación por
Satélite (EGNOS/WAAS/MSAS, el Galileo europeo, etc.) y la dependencia cada vez
mayor del GPS por parte de la población civil hizo que
Bibliografía
http://www.jrebelde.cu/secciones/en-red/2006/enero/gps_quien.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_posicionamiento_global
http://es.wikipedia.org/wiki/Disponibilidad_selectiva