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sistema surge en 1973 con los problemas que experimentaron las tropas
norteamericanas en el conflicto con Vietnam. En esa época se utilizaba
un sistema llamado LORAN y debido a sus deficiencias, como las de
cualquier frecuencia de radio, su buscó otra alternativa. Estados
Unidos desarrolló entonces lo que ahora es el sistema GPS, pero sólo
con cuatro satélites y lo llamaron Transit. Transit era de uso limitado
debido a la insuficiencia de satélites y fue hasta en 1990 cuando un
sistema con una mayor red satelital llamado NavStar quedó finalmente
funcionado al 100% con una red de 21 satélites. También se explicará
cómo funciona este sistema, cuáles son sus modalidades, además se hará
una descripción de sus principales aplicaciones y de quienes son sus
usuarios. Se mencionará de igual manera las limitaciones, reglamentación,
control y costo de este moderno sistema de posicionamiento.
1. Introducción
El sistema de "GPS" nace en 1973 y queda oficialmente
declarado como funcional en 1995. Es un sistema que inicialmente se
desarrolló con enfoque de estrategia bélica pero a través de los años
el gobierno de Estados Unidos decidió permitir el uso al público en
general con ciertas limitaciones de exactitud.
Es un sistema utilizado en la actualidad por muchos otros sistemas e
inclusive ya es una herramienta de trabajo, por ejemplo es utilizado en
aeronaves, para guiarse en el espacio, por los geólogos para la medición
de movimientos telúricos, por ingenieros y guardia civil para monitoreo
de monumentos o estructuras como puentes colgantes y evidentemente por
la fuerza militar y secreta de los Estados Unidos de América.
2. Funcionamiento
El sistema GPS funciona en cinco pasos lógicos: Triangulación, Medición
de distancia, Tiempo, Posición y Corrección.
Triangulación
Nuestra posición se calcula en base a la medición de las distancias a
los satélites. Matemáticamente se necesitan cuatro mediciones de
distancia a los satélites para determinar la posición exacta. En la práctica
se resuelve nuestra posición con solo tres mediciones, si podemos
descartar respuestas ridículas o utilizamos ciertos trucos. Se requiere
de todos modos una cuarta medición por razones técnicas que luego
veremos.
Midiendo la distancia
La distancia al satélite se determina midiendo el tiempo que tarda una
señal de radio, emitida por el mismo, en alcanzar nuestro receptor de
GPS. Para efectuar dicha medición asumimos que ambos, nuestro receptor
GPS y el satélite, están generando el mismo Código Pseudo Aleatorio
en exactamente el mismo momento. Comparando cuanto retardo existe entre
la llegada del Código Pseudo Aleatorio proveniente del satélite y la
generación del código de nuestro receptor de GPS, podemos determinar
cuanto tiempo le llevó a dicha señal llegar hasta nosotros.
Multiplicamos dicho tiempo de viaje por la velocidad de la luz y
obtenemos la distancia al satélite.
Obtener un Timing Perfecto
Un timing muy preciso es clave para medir la distancia a los satélites.
Los satélites son exactos porque llevan un reloj atómico a bordo. Los
relojes de los receptores GPS no necesitan ser tan exactos porque la
medición de un rango a un satélite adicional permite corregir los
errores de medición.
Posicionamiento de los Satélites
Para utilizar los satélites como puntos de referencia debemos conocer
exactamente donde están en cada momento. Los satélites de GPS se
ubican a tal altura que sus órbitas son muy predecibles. El
Departamento de Defensa controla y mide variaciones menores en sus órbitas.
La información sobre errores es enviada a los satélites para que estos
a su vez retransmitan su posición corregida junto con sus señales de
timing.
Corrección de Errores
La ionosfera y la troposfera causan demoras en la señal de GPS que se
traducen en errores de posicionamiento. Algunos errores se pueden
corregir mediante modelación y correcciones matemáticas. La
configuración de los satélites en el cielo puede magnificar otros
errores. El GPS Diferencial puede eliminar casi todos los errores.
Resúmen acerca del funcionamiento del GPS.
a. Triangulación. La base del GPS es la "triangulación"
desde los satélites
b. Distancias. Para "triangular", el receptor de GPS mide
distancias utilizando el tiempo de viaje de señales de radio.
c. Tiempo. Para medir el tiempo de viaje de estas señales, el GPS
necesita un control muy estricto del tiempo y lo logra con ciertos
trucos.
d. Posición. Además de la distancia, el GPS necesita conocer
exactamente donde se encuentran los satélites en el espacio. Orbitas de
mucha altura y cuidadoso monitoreo, le permiten hacerlo.
e. Corrección. Finalmente el GPS debe corregir cualquier demora en el
tiempo de viaje de la señal que esta pueda sufrir mientras atraviesa la
atmósfera.
3. Aplicaciones del sistema GPS
El GPS, sistema de localización global por satélites surgió con fines
bélicos. Algunos de los satélites que rodean la Tierra pueden detectar
con precisión la presencia de ejércitos o de armamento en diferentes
regiones del globo. De la misma manera como esos sistemas son capaces de
detectar movimientos con fines bélicos, también es posible utilizarlos
para la supervisión de movimientos naturales de la Tierra, el tránsito
en una ciudad o las oscilaciones de estructuras arquitectónicas como
puentes colgantes y estatuas.
Ejemplos de su utilización La tecnología del sistema global
por satélites (GPS por sus siglas en inglés) nos permite esos y muchos
otros tipos de actividades relacionados con la vigilancia. Entre ellas
podríamos citar la detección de la dilatación de magma de un volcán,
la observación de los movimientos de un iceberg, determinar las finas
vibraciones terrestres y, en fin, cualquier fenómeno natural o creado
por el hombre que presente algún movimiento, por más imperceptible que
parezca. La vigilancia se realiza por medio de receptores que reciben
una señal fija de un satélite. Cuando hay modificaciones,
inmediatamente se detecta la anomalía. De esta manera, el puente
colgante más largo del mundo, el Tsing Ma de Hong Kong, es
estrechamente vigilado día y noche. Las señales de estos receptores se
concentran en una computadora central la cual tiene la información
general de los movimientos, siendo ésta capaz de advertir el riesgo en
caso de que existiese.
Usos no militares
Los datos generados por el GPS también pueden ser utilizados para
estudiar fenómenos que ocurren en otros mundos. Los investigadores
Andrew Johnston y James Zimbelman precisaron los flujos de lava que
suceden en Carrizozo, en el campo de prueba de misiles de White Sands,
cerca de Alamogordo y en McCartys, al sur de Grants, los cuales se
extienden hasta 50 kilómetros. Asimismo, el GPS puede servir para
comprender mejor los cambios físicos que ocurren en nuestro planeta.
Por ejemplo, los movimientos en las profundas aguas de los océanos, el
monitoreo del estatus de la actividad volcánica en ciertas regiones.
Algunos otros usos no militares son la detección de los movimientos
bajo la tierra. Los investigadores del Instituto de Mediciones Geográficas
de Japón han recogido una serie de datos con Geonet, una red de más de
mil sensores GPS que cubre las zonas rurales del país, para con esto
tratar de predecir el comportamiento de las capas subterráneas y por
ende predecir cuando un sismo sucederá.
De esta y muchas formas más un sistema que surgió bajo necesidades bélicas
podrá ser utilizado para propósitos benéficos para la humanidad.
Es empleado en la navegación marítima, terrestre y aérea. Donde el
caso particular de la navegación aérea es en la actualidad muy
dependiente de estos sistemas para su funcionamiento. En el caso de los
marítimos, antes las embarcaciones empleaban el sistema TRANSIT. Se
piensa que en poco tiempo toda la navegación marítima se basará en
GPS. Actualmente también se emplean sistemas hiperbólicos, pero estos
sistemas tienden a desaparecer.
También empieza a surgir en las calles de América, donde los carros
tienen integrado sistemas de GPS y con esto es prácticamente imposible
perderse.
4. Conclusiones
Cabe mencionar que este sistema de posicionamiento global, a pesar de
haber sido inventado hace ya casi tres décadas para algunos resulta
desconocido. Esto lo podemos atribuir a dos cosas, primero, que el
sistema empezó a funcionar de forma pública en 1990, hace casi trece años.
En segundo, el hecho de que en un comienzo era una tecnología publica
pero no muy accesible para todos, pues tener un GPS era algo costoso y
con el paso del tiempo esto ha ido cambiado. Es importante recalcar como
un descubrimiento o creación que surgió con fines bélicos, es también
capaz de ser utilizado a favor del bienestar de la población, mediante
seguridad aérea, marítima y prontamente terrestre entre otras.
Este sistema ha subsistido como el único en su categoría y es
controlado por Estados Unidos. Pero en un futuro próximo quizá habrá
otra red semejante creada y coordinada por los países europeos. Este es
un proyecto que acaba de ser aprobado en meses pasados del año en
curso, el objetivo es acabar con el monopolio creando una red similar
pero con mejoras sustanciales. A pesar de los grandes logros de esta
infraestructura satelital, quizá no vivamos para apreciar los alcances
de esta tecnología en su pleno funcionamiento, la evolución tecnológica
es tan impresionante que sería difícil predecir las capacidades de
este sistema en otras tres décadas.
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