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GPS
#1
[Imagen: gps.jpg]El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posisionamiento Global es un Sistema Global de Navegación por Satalite (GNSS) el cual permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehiculo o una nave, con una precisión hasta de centimetros 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 GPS funciona mediante una red de 24 satalites (21 operativos y 3 de respaldo) en órbita sobre 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 automaticamente como minimo cuatro satalites 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 satalite. Por "triangulación" calcula la posición en que aste se encuentra. La triangulación en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que consiste en averiguar el angulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar la distancia de cada satalite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina facilmente la propia posición relativa respecto a los tres satalites. Conociendo ademas las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. Tambian se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que desde tierra sincronizan a los satalites.

Elementos que lo componen

- Sistema de satalites: formado por 24 unidades con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo. mas concretamente, repartidos en 6 planos orbitales de 4 satalites cada uno. La energia elactrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosadas a sus costados.

- Estaciones terrestres: envian información de control a los satalites para controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación.

- Terminales receptores: que nos indica la posición en la que estamos, conocidas tambian como Unidades GPS, son las que podemos adquirir en las tiendas especializadas.

Funcionamiento

- La posición de los satalites es conocida por el receptor con base en las efemarides (5 parametros orbitales Keplerianos), parametros que son transmitidos por los propios satalites. La colección de efemarides 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 satalites, 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 basandose 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 satalite.

- Cada satalite indica que el receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera con centro en el propio satalite y de radio la distancia total hasta el receptor.

- Obteniendo información de dos satalites se nos indica que el receptor se encuentra sobre la circunferencia que resulta cuando se intersectan las dos esferas.

- Si adquirimos la misma información de un tercer satalite notamos que la nueva esfera solo corta el circulo anterior en dos puntos. Uno de ellos se puede descartar porque ofrece una posición absurda. De esta manera ya tendriamos la posición en 3-D. Sin embargo, dado que el reloj que incorporan los receptores GPS no esta sincronizado con los relojes atómicos de los satalites GPS, los dos puntos determinados no son precisos.

- Teniendo información de un cuarto satalite, eliminamos el inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satalites. 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 satalites, la intersección de las cuatro esferas con centro en estos satalites 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.

Fuentes de error

Fuentes de error Fuente Efecto
Ionósfera ± 5 m
Efemarides ± 2,5 m
Reloj satelital ± 2 m
Distorsión multibandas 1 m
Tropósfera ± 0,5 m
Errores numaricos ± 1 m o menos

- Retraso de la señal en la ionosfera y troposfera.
- Señal multirruta, producida por el rebote de la señal en edificios y montañas cercanos.
- Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del satalite no son completamente precisos.
- Nomero de satalites visibles.
- Geometria de los satalites visibles.
- Errores locales en el reloj del GPS.

Aplicaciones

- Navegación terrestre, maritima y aarea. Bastantes coches lo incorporan en la actualidad, siendo de especial utilidad para encontrar direcciones o indicar la situación a la groa.
- Topografia y geodesia. Localización agricola (agricultura de precisión).
- Salvamento.
- Deporte, acampada y ocio.
- Para enfermos y discapacitados.
- Aplicaciones cientificas en trabajos de campo.
- Geocaching, actividad consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios.
- Se lo utiliza para el rastreo y recuperación de vehiculos.
- Navegación Deportiva
- Deportes Aareos: Parapente, Aladelta, Planeadores, etc.
- Existe quien dibuja usando tracks o juega utilizando el movimiento como cursor (comon en los gps garmin)

Vocabulario basico en GPS

- BRG (Bearing): el rumbo entre dos puntos de pasos intermedios (waypoints)

- CMG (Course Made Good): rumbo entre el punto de partida y la posición actual

- EPE (Estimated Postion Error): margen de error estimado por el receptor

- ETE (Estimated Time Enroute): tiempo estimado entre dos waypoints

- DOP (Dilution Of Precisión): medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, segon la distribución de los satalites, disponibilidad de ellos.
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#2
si señor Blue_Colorz_PDT_26 vaya clase de teoria
gracias
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#3
Faltaria hablar del DGPS que es el calculo diferencial de GPS, o sistema de calculo de correcion del error previsible en la propagación de la señal. Basicamente se trata de un sistema de una o varias estaciones terrenas que reciben la señal GPS y la comparan con su posición conocida de forma muy exacta. De esta forma son capaces de conocer el error de la señal de cada satalite en cada momento para esa zona de recepcion.

Actualmente el DGPS esta disponible al poblico en grandes areas continentales, gracias a muchas estaciones terrenas y un sattalite geoestacionario. En europa se llama EGNOS y en í­Âmerica del Norte WAAS. Estos satalites al ser geoestacionarios cuelgan del ecuador por gravedad y por ello para españa se situan mas o menos a 45º de inclinacion vertical y hacia el SUR. Esto significa que si tenemos tapado el sur no recibiremos el DGPS.

Este sistema ha existido desde los inicios del GPS pero se trataba de sistemas cerrados y con una cobertura muy limitada. Por ejemplo siempre ha habido estaciones DGPS en el entorno de los aeropuertos para dar la corrección durante despegues y arerrizajes.

Con DGPS se alcanzan errores bastante estables de entre 1 m y 5 m. generalmente el EPE se situa en 3m. mas o menos el EPE con DGPS queda en una tercera parte que sin DGPS.

Otro avance importante supuso la aparicion de nuevos chips de recepción ultrasensibles, astos mejoran la precisión en zonas de baja cobertura, llegando a recibir y dar posición dentro de edificios, coches etc, el mas conocido es Sirf Star III que recibe satalites en condiciones marginales.
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#4
Gracias por añadir tan interesante info Wink
Zero13

"Así como el hierro se oxida por falta de uso, también la inactividad destruye el intelecto.." - Leonardo Da Vinci

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