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‚lite 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
satélite‚lites 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 sat‚lites.
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 *