Orígenes:
Un GPS, del ingles Global
Position System o Sistema de Posicionamiento Global, es
una red de satélites que trasmiten continuamente información
codificada que nos permite saber nuestra posición con exactitud
sobre la tierra.
El sistema de GPS nació de un
requerimiento del Departamento de Defensa de los estados Unidos de
poseer constantemente un grupo de satélites circundando la
tierra. Estos satélites trasmiten información en muy baja
frecuencia que permiten a cualquiera que posea un receptor GPS
hallar su ubicación sobre el globo.
Este sistema no ha sido nada
barato, se gastó un billón de dólares y originalmente solo era
usado por computadores militares hasta que los receptores fueron
bajando de tamaño y comenzaron a surgir los primeros receptores
de uso civil.
El sistema NAVSTART , Navigation
Satelite Timing and Rangin que el Departamento de Defensa
bautizó GPS cosiste en tres segmentos, LOS SATELITES,
bases de CONTROL TERRESTRE y los USUARIOS.
Los
Satélites:
El sistema de satélites
consiste en 24 satélites, 21 activos más 3 de backup. Estos satélites
están ubicados en una órbita alta, aproximadamente 20.000 kilómetros
sobre el nivel del mar, esta altitud le permite a cada satélite
cubrir una gran área del planeta y además como ellos están
"anclados" cada uno a su órbita, siempre recibiremos al
menos la señal de cuatro de ellos simultáneamente en cualquier
lugar del globo.
Estos satélites viajan a 4500
kilómetros por hora, permitiéndoles así dar dos veces la vuelta
al globo al día, están alimentados a energía solar y su antigüedad
data de 10 años. Adicionalmente poseen baterías internas para
casos de eclipses y pequeños motores para corregir su
trayectoria.
El primero de estos satélites
fue lanzado al espacio en 1978 y se terminó de poner operativo el
sistema con el último satélite en 1994.
Cada uno de estos satélites
trasmiten señales de radio en una muy bajas frecuencias,
denominadas, L1, L2, etc. Los GPS de uso civil operan en la
frecuencia L1, en una frecuencia UHF de 1575.42 MHz, estas señales
por ser del tipo UHF atraviesan nubes, plástico y gases pero no
pueden atravesar objetos más sólidos como ser edificios o montañas.
Para tener una idea de la
ubicación de la frecuencia L1 en las trasmisiones de radio, una
trasmisora de FM trabaja entre 88 y 108 Mhz y emite con una
potencia de aproximadamente 100.000 wats mientras que los satélites
de GPS lo hacen entre 25 y 50 wats. Solo imaginen una radio de FM
trasmitiendo a 7500 Kilómetros con una potencia de 50 wats.
La frecuencia L1 contiene dos señales
PSEUDORANDOM (cadena completa de código digital) el código
protegido (P) y el código de adquisición (C/A). Cada satélite
trasmite un código único permitiendo al receptor identificar unívocamente
la señal.
El propósito principal de esta
señal es calcular el tiempo que tarda la señal desde el satélite
hasta nuestro receptor. Este tiempo es llamado "Tiempo de
llegada", dicho tiempo multiplicado por la velocidad de
la luz nos da la distancia entre nosotros y el satélite.
En otras palabras si recurrimos
a nuestro buen amigo Einsten sabemos que la Luz viaja a 300.000
Kilómetros por segundo, metro más metro menos.
Entonces con una simple regla de
tres simple (hagamos un ejemplo suponiendo que nuestra señal tardó
0.00247 segundos en alcanzarnos)
1 segundo
----------------------------- 300.000 Km
0.00247 seg --------------------------- x
O sea:
(0.00247 x 300.000) / 1 =
Distancia entre el satélite y nosotros.
El mensaje que trasmite esta señal
(P) es simplemente la órbita del satélite, una señal horaria
con presión atómica e información del estado del
"salud" del mismo.
Segmento
de Control:
Este como su nombre lo indica no
es más que estaciones de control que verifican orbita y hora de
los satélites y corrigen errores en los mismos. Hay cinco de
estas estaciones alrededor del mundo, una de control principal y
cuatro secundarias las cuales reciben los datos y luego los
trasmiten a la estación principal para que esta, en caso de
necesidad, corrija la orbita u hora de los satélites a través de
dos antenas trasmisoras ubicadas en otros lugares.
Los
Usuarios:
El segmento del usuario
simplemente consiste en el GPS y el usuario
