EL SISTEMA GPS
El GPS o sistema de posicionamiento Global (Global Positioning System) es un sofisticado sistema de orientación y navegación cuyo funcionamiento está basado en la recepción y procesamiento de las informaciones emitidas por una constelación de 24 satélites conocida como NAVSTAR, ubicados en diferentes órbitas a unos 20.000 km por encima de la superficie terrestre.
Cada satélite da dos vueltas diarias al planeta, una cada doce horas. Las trayectorias y la velocidad orbital han sido calculadas para que formen una especie de red alrededor de la tierra (debe haber todo momento cinco satélites a la vista en cualquier zona), de manera que un receptor GPS a cualquier hora del día o de la noche, en cualquier lugar, con independencia
de las condiciones metereológicas, pueda facilitar la posición que ocupa al
captar y procesar las señales emitidas por un mínimo de tres satélites.
ORIGEN DEL GPS.
En la década del 80 la armada de USA puso en funcionamiento un sistema de navegación basado en las emisiones de un reducido grupo de satélites. Este sistema llamado SATNAV fue el antecedente del actual GPS.
El GPS fue desarrollado por el departamento de defensa de USA al final del período de la "Guerra Fría" con fines militares.
Superada esta fase, se extendió su uso a aplicaciones civiles comenzando a utilizarse en náutica y aviación.
En sus comienzos la cobertura no era total pues faltaban situar en orbita varios satélites, además su elevado precio los ponía fuera de alcance de la mayoría de los usuarios potenciales. Actualmente la red es totalmente operativa, incluyendo satélites de reserva y hay disponibles en el mercado receptores GPS a precio asequible.
La evolución es incesante y cada día son m s pequeños y ligeros ofreciendo al mismo tiempo prestaciones superiores y una mayor autonomía de funcionamiento operativo cuando son alimentados con pilas.
¨COMO FUNCIONA EL GPS.
Cada satélite de la constelación GPS emite continuamente dos códigos de datos
diferentes en
formato digital. Estos datos son transmitidos por medio
de
señales
de radio.
Uno
de los códigos está reservado para
uso exclusivamente militar y no puede
ser
captado por los receptores GPS civiles. El otro código, (de uso
civil)
transmite dos series de
datos conocidas como
ALMANAQUE y EFEMERIDES. Los
datos
ofrecidos por el almanaque y las efemérides informan sobre el
estado
operativo
de funcionamiento del satélite, su situación orbital, la fecha y
la
hora.
Obviamente cada satélite emite sus propias efemérides y
almanaque
que
incluyen un código de identificación específico para cada satélite. Los
satélites
están equipados con relojes
atómicos que garantizan una
precisión
casi
total, ofreciendo un error estimado en un segundo cada 70.000
años.
Un
receptor GPS debe disponer en su memoria del almanaque y las
efemérides
actualizadas
(si no lo están se
actualizar n automáticamente en poco tiempo,
cuando
el receptor sintonice las señales
emitidas por un
mínimo de tres
satélites),
de esta manera sabrá donde buscar los satélites en el
firmamento.
Los
satélites transmiten continuamente su situación orbital y la hora
exacta.
El
tiempo transcurrido entre la emisión de los satélites y la recepción de
la
señal por parte del receptor GPS, se convierte en distancia mediante
una
simple
fórmula aritmética (el tiempo es medido en nanosegundos). Al
captar
las
señales de un mínimo de tres satélites, por triangulación el receptor
GPS
determina
la posición que ocupa sobre la
superficie de la tierra mediante el
valor de
las coordenadas de
longitud y latitud (dos dimensiones). Dichas
coordenadas
pueden venir expresadas en grados,
minutos y/o segundos o en las
unidades
de medición utilizadas en otros sistemas geodésicos. La captación
de
cuatro
o m s satélites facilita,
además, la altura del receptor con respecto
al
nivel del mar (tres dimensiones).
Las coordenadas de
posición y
otras
informaciones
que puede facilitar el receptor, se
actualizan cada segundo
o
cada
dos segundos.
CALIDAD
DE LAS SEÑALES EMITIDAS
La
calidad de las señales
emitidas por los satélites, llamada SQ, está en
función de la posición que ocupen en el firmamento, en relación con la
situación
de la antena del receptor, o del
estado operativo del satélite. La
calidad
de las señales afecta a la
precisión de las informaciones
ofrecidas
por
los receptores. Algunos modelos tienen escalas gráficas que indican
la
calidad
de las señales recibidas.
TIPOS
DE RECEPTORES
GPS
Existen
dos tipos de receptores GPS, los fijos y los portátiles. Los
fijos
son de mayor tamaño, funcionan alimentados por baterías de
automóviles,
aviones
o barcos y tienen antenas exteriores independientes.
Habitualmente
van
interconectados a otros
instrumentos electrónicos como radares, sondas,
plotters,
pilotos automáticos, etc.
Los receptores portátiles son mucho m s pequeños y
además de poder
alimentarse
con la energía de cualquier vehículo (con adaptadores)
pueden
funcionar
por medio de pilas. Las antenas suelen ir instaladas en el
interior
del
receptor (la mayoría tiene disponible antenas exteriores que se
adquieren
como opcionales), aunque también las hay desmontables para poder ser
instaladas en
el exterior. Algunos modelos portátiles también pueden
interconectarse
con otros instrumentos electrónicos.
FRECUENCIAS
MILITAR Y CIVIL.
Como
se dijo en boletines anteriores, cada satélite transmite series de
datos
en
dos códigos diferentes. Uno de los códigos, el código P, está
reservado
para
su utilización militar, el otro código, llamado SPS, está destinado
para
uso
civil. Cada código tiene una frecuencia de emisión
diferente.
CODIGO
P : El código exacto, protegido conocido por las siglas PPS y
también
llamado
código P, está reservado para un
uso estrictamente militar y como su
propio
nombre indica ofrece la máxima
exactitud y precisión. Se emite en
la
frecuencia
de 1.227,6 Mhz.
CODIGO
SPS : El código de adquisición
ordinaria, también llamado SPS o
C/A,
es
el código destinado a uso civil.
Todos los receptores GPS "civiles" están
sintonizados
con este código. Se emite en la frecuencia de 1.575,42
Mhz.
DISPONIBILIDAD
SELECTIVA
La
estación central del sistema GPS, situada en Estados Unidos, degrada
la
precisión
de las señales civiles (por medio
de una pequeña diferencia en
el
tiempo
de emisión/recepción) de forma que ofrezca un pequeño error,
error
estimado
entre los 25 y 100 metros. Esta
degradación de la señal es conocida
como
disponibilidad selectiva (SA). Esta diferencia en las coordenadas de
posición
nada importante para la utilización del GPS para usos
corrientes
civiles,
es debida a motivos de seguridad, no hay que olvidar que algunos
sistemas
de dirección de mísiles utilizan el sistema GPS como guía.
GPS
DIFERENCIAL
Se
llama GPS diferencial (DGPS) al
sistema modificado, desarrollado por
los
fabricantes
de receptores civiles, que pretende
conseguir o aproximarse a la
precisión
ofrecida por el código militar.
Para conseguir este aumento de
la
precisión es
necesario acoplar al receptor GPS, mediante una conexión
interface
especial, otro tipo de receptor. Este receptor complementario (debe
ser compatible) capta las señales emitidas por una red de
radiobalizas
situadas
en estaciones costeras. Un aparato
que disponga de la función DGPS,
interconectado con un receptor adecuado, puede "burlar" la disponibilidad
selectiva
impuesta por el Departamento de Defensa de USA, al disponer de
otra
serie
de datos complementarios, ofreciendo
de esta manera, una precisión
en
las
coordenadas de posición que
oscila entre los cinco y los diez metros.
Cada marca de
GPS facilita los par metros de
compatibilidad entre
los
receptores
con función DGPS y los receptores que captan las señales de las
radiobalizas. La
utilización del sistema DGPS solo es
aplicable en
la
navegación
marina, siendo especialmente útil
en las maniobras de atraque con
poca
visibilidad.
LIMITACIONES
DEL GPS.
El GPS es, sin duda, el m s sencillo y preciso sistema de
navegación
disponible
en la actualidad, sin embargo no
debe ser el único instrumento de
navegación
de un vehículo, ya que además poder
estropearse, el
departamento
de
defensa de USA puede (ya lo ha hecho en alguna ocasión)
interrumpir,
modificar
o degradar las señales cuando lo considere oportuno.
Las
señales emitidas por los satélites
se comportan, en cierto modo como
la
luz,
ya que pueden traspasar el cristal y el plástico, sin embargo no pasan
a
través
de montañas, túneles, edificios,
superficies metálicas o
estructuras
similares. La
antena de los receptores debe estar orientada de forma
que
tenga
"acceso visual" a los satélites.
En
el modo navegación, un
receptor GPS indica la distancia que falta para
alcanzar
un punto de destino en línea recta.
Hay que tener en cuenta que
en
la tierra es
prácticamente
imposible, incluso en el
desierto, seguir una
trayectoria recta por largos periodos ya que los accidentes orográficos
obligan
a variar la dirección con frecuencia.
FUNCIONES
DE UN RECEPTOR GPS.
La
función principal de un GPS es
informar sobre la posición que
ocupa, por
medio
de las coordenadas de longitud y
latitud, de manera que dicha posición
pueda
situarse con facilidad en un mapa o plano. Pero hay otras funciones
para
facilitar la navegación:
NOMBRE
Y DESCRIPCION DE LAS FUNCIONES
POSICION:
Indicar la posición del GPS.
Facilita la localización casi
exacta
del
receptor. Para ello el GPS tiene que haber captado las señales emitidas
al
menos
por tres satélites.
ALTURA:
al captar 4 o m s satélites el GPS indica la altura sobre el
nivel
del
mar. (sensible a Disponibilidad Selectiva)
TIEMPO:
el GPS una vez inicializado, aunque no reciba señales
satelitales
indica
la hora y fecha, si recibe señales indica la hora exacta.
PUNTO
DE PASO o PUNTO DE REFERENCIA: El
waypoint es la posición de un
único
lugar sobre la
superficie de la tierra expresada por sus coordenadas.
Un
waypoint puede ser un punto de inicio, de
destino o un punto de paso
intermedio en
una ruta. Todos los GPS pueden almacenar en memoria
varios
Waypoints, los cuales se pueden borrar, editar, e identificar mediante
caracteres
alfa numéricos.
Algunos GPS permiten agrupar una sucesión de waypoints representando un
recorrido,
a esto se le llama ruta.
DISTANCIA:
introduciendo las coordenadas de
dos puntos, la función distancia
del
GPS informa la separación de ambos y el rumbo en grados que hay que
seguir
desde el marcado como inicio al de
destino. Lo mismo puede realizarse
con
dos waypoints.
NAVEGACION:
Introduciendo un waypoint como
destino y otro como origen,
esta
función
facilitar actualizando continuamente los siguientes datos:
-Rumbo
de contacto (Bearing), rumbo expresado en grados que debemos
seguir
desde
la posición actual para llegar al destino.
-Rumbo
actual (Heading track) Rumbo en grados que llevamos en ese momento.
Un
GPS
es una brújula exacta no afectada
por campos magnéticos o metales de los
vehículos.
-Distancia:
el GPS nos informa la distancia que falta en línea recta para
llegar
a nuestro punto de destino.
-Error
transversal: (CDI, XTE) El GPS nos informa del alejamiento
transversal
de
la trayectoria ideal en línea recta desde el inicio al
destino.
-Velocidad:
(Speed) Velocidad a la que se está desplazando el GPS.
-Tiempo
estimado de llegada: (ETA,TTG)
Indica el tiempo estimado de
llegada
al
destino en línea recta manteniendo constante la velocidad (por
razones
obvias
solo aplicable a navegación aérea o marítima.)
-Tiempo estimado de
viaje: (ETE) Tiempo estimado de viaje a la
velocidad
indicada
por el GPS.
SET
UP: La función set up se utiliza para programar el GPS y controlar la
forma
que ofrece la información, por ej.
si los datos queremos que aparezcan
en
millas o km, en pies o metros. etc. al igual que el sistema de
coordenadas
que
pueden utilizar los sistema Lat/Lon, UTM, y los diferentes
GRID.
-Datum (map datum) representa un sistema geométrico de
la tierra. La
subfunción
DATUM permite seleccionar entre los dif. sistemas en que están
basados
los mapas y cartas marinas.
-Norte
de Referencia: (North Reference) Permite elegir el modelo de norte
(magnético,
indicado por las brújulas) o verdadero (true) que el GPS
tomar
para
indicar las informaciones sobre rumbo actual y de
contacto.
-Unidades
de distancia: (Dist. units) Esta subfunción permite seleccionar
las
unidades
de longitud de la información (km, millas y millas
marinas)
-Unidades
de elevación: (Elev. units) Esta permite elegir entre metro y
pies.
-Hora:
(Time) Selecciona el formato de la hora, se puede elegir entre UT
(universal
time) y GMT. Algunos modelos también traen la hora local.
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Hola
amigos, culmina con este los boletines acerca del GPS, espero que
les
haya
gustado y agradezco a el autor:
Santiago Fernández, quien lo escribiera
hace
un par de años.
José
María Vidoni * San Martín 456 ,CP 3185,San Jaime,ER.- Argentina
*
LU1JMV@LU1JMV.3185.ER.ARG.SA
* [GF09UO]
18-Oct-99 00:31 hs. (LU) * WinFBB v7.00g
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