Especialización en Gerencia
Mención Mercadeo
Profesor: Cesar Martinez
Participante: Elvis Barboza
SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
GENERALIDADES Y DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA GPS
El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Global (más conocido con las siglas GPS; su nombre más correcto es NAVSTAR GPS) es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) el cual permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros usando GPS diferencial, aunque lo habitual son unos pocos metros. El sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
El sistema de posicionamiento global mediante satélites (GPS: Global Positioning System) supone uno de los más importantes avances tecnológicos de las últimas décadas. Diseñado inicialmente como herramienta militar para la estimación precisa de posición, velocidad y tiempo, se ha utilizado también en múltiples aplicaciones civiles. Por razones de seguridad, las señales GPS generadas para uso civil se someten a una degradación deliberada, al tiempo que su emisión se restringe a una determinada frecuencia. A pesar de ello, las aplicaciones civiles siguen proliferando a un ritmo exponencial gracias a la incorporación de las técnicas diferenciales (DGPS).
UTILIDAD
El GPS un sistema inicialmente pensado
sólo para usos militares, es hoy en día cada vez más usado tanto en el ámbito
profesional como en el personal y en pocos años se convertirá en herramienta
imprescindible en nuestras vidas.
A continuación detallamos algunas de las aplicaciones del GPS.
Personales
Automóviles: Combinando el GPS con mapas gráficos es posible trazar rutas por calles y carreteras, calcular distancias, etc.
Alarmas automáticas: Existen sistemas de alarma conectados a censores dotados de un receptor GPS que permite una rápida asistencia al vehículo en caso de hurto.
Receptor de mano: Por ejemplo para realizar excursiones, planificando rutas y teniendo la posibilidad de volver por los mismos sitios por donde se ha pasado mediante opciones como la de trackback.
Profesionales
Transportes, carreras profesionales de vehículos, redes de autobuses, navegación aérea y marítima, topografía, hidrografía, obras, etc.
Militares
El sistema GPS fue inicialmente diseñado para uso militar, los receptores GPS militares ofrecen una gran precisión, sus aplicaciones principales son el guiado de misiles y el apuntamiento de artillería.
FUNDAMENTOS
El GPS funciona mediante una red de 24 satélites (21 operativos y 3 de respaldo) en órbita sobre el globo a 20.200 Km. con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie 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.
FUNCIONAMIENTO
La posición de los satélites es conocida por el receptor con base en las efemérides (5 parámetros orbítales Keplerianos), parámetros que son transmitidos por los propios satélites. La colección de efemérides de toda la constelación se completa cada 12 min. y se guarda en el receptor GPS.
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 al receptor. Conocido ese tiempo 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 entre el receptor y el satélite.
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 interceptan las dos esferas.
Si adquirimos la misma información de un tercer satélite notamos que la nueva esfera solo corta el círculo anterior en dos puntos. Uno de ellos se puede descartar porque ofrece una posición absurda. De esta manera ya tendríamos la posición en 3-D. Sin embargo, dado que el reloj que incorporan los receptores GPS no está sincronizado con los relojes atómicos de los satélites GPS, los dos puntos determinados no son precisos.
Teniendo información de un cuarto satélite, eliminamos el inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es en este momento cuando el receptor GPS puede determinar una posición 3-D exacta (latitud, longitud y altitud). Al no estar sincronizados los relojes entre el receptor y los satélites, la intersección de las cuatro esferas con centro en estos satélites es un pequeño volumen en vez de ser un punto. La corrección consiste en ajustar la hora del receptor de tal forma que este volumen se transforme en un punto.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Sistema de satélites: formado por 24 unidades con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo. Más concretamente, repartidos en 6 planos orbítales de 4 satélites cada uno. La energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosadas a sus costados.
Estaciones terrestres: envían información de control a los satélites para controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación.
El receptor recibe básicamente las señales entrantes de la constelación de 27 satélites que estén moviendo en órbita alrededor de la tierra (realmente hay solamente 24 satélites que son operacionales y 3 adicionales para la reserva en caso de que uno de el 24 falle) y de esas señales puede calcularlo es la posición absoluta respecto a la tierra.
DISPONIBILIDAD SELECTIVA
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 Estados Unidos (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:
· Haciendo oscilar el reloj del satélite.
· Truncando los datos enviados por las efemérides (senda y órbita de un satélite)
Con ellos se conseguía limitar la precisión horizontal a unos valores de entre 15-100 metros y 156 metros en la vertical en los modelos civiles, no viéndose afectado a los receptores militares de Estados Unidos y sus aliados al poder decodificar este error.
Tal situación ocurrió, por ejemplo, durante la Primera Guerra del Golfo Pérsico en 1992, cuando la precisión de los receptores GPS civiles disminuyó sustanciablemente, viéndose afectadas numerosas actividades que hacían uso de esta señal.
El desarrollo de nuevas técnicas que corregían estos desfases, como el uso combinado del sistema NAVSTAR estadounidense y el GLONASS ruso (este último sin recortes en la precisión) o la utilización del sistema DGPS que permitía estimar el error inducido, así como la concepción de nuevos Sistemas Globales de Navegación por Satélite (EGNOS/WAAS/MSAS/GAGAN o el Galileo europeo), y la dependencia cada vez mayor del GPS por parte de la población civil hizo que la Disponibilidad Selectiva fuese eliminada el 2 de mayo de 2000 por el presidente Bill Clinton.
Realizado por: Elvis Barboza