Posicionamiento por GPS
El fundamento del sistema GPS (Global Positionning System) consiste en la recepción de un mínimo de cuatro señales de radio de otros tantos satélites de los cuales se conoce de forma muy exacta su posición orbital con respecto a la tierra, simultáneamente se conoce muy bien el tiempo que han tardado dichas señales en recorrer el camino entre el satélite y el receptor.
Conociendo la posición de los satélites, la velocidad de propagación de sus señales y el tiempo empleado en llegar al receptor, se puede establecer la posición del receptor sobre la Tierra por cálculos de triangulación.
Actualmente el sistema GPS tiene 3 niveles:
Nivel espacial: 24 satélites Navstar que emiten de forma permanente señales con los datos siguientes:
- su posición orbital
- la hora exacta de emisión de las señales
- el almanaque, es decir la posición de todos los otros satélites GPS.
Estos datos son transmitidos en forma de ondas electromagnéticas con frecuencia de microondas entre 1,6 y 1,2 GHz.
Para complementar la red Navstar, gestionada por el gobierno de los Estados Unidos, la Unión Europea impulsa el proyecto Galileo que estará operativo a partir de 2008.
Nivel de control: 5 estaciones de seguimiento están repartidas alrededor de la Tierra. Una de las estaciones hace las tareas de coordinación y sincronización de todos los satélites
Nivel de usuario: Es el receptor GPS que se puede adquirir en el comercio para navegar en el mar, orientarse en la montaña o en la carretera.
Funcionamiento de un receptor GPS
Un dispositivo receptor GPS comprende una antena de recepción, un receptor y una calculadora.
El receptor capta las onda electromagnéticas emitida por los satélites GPS, que sabemos que se desplaza a la velocidad de la luz (300.000 km/s). Con este dato podemos saber la distancia (d = v*t) entre el satélite y el receptor.
El tiempo en recibir una señal, desde que ha sido emitida por el satélite, varia entre 67 y 86 milisegundos, según sea la posición del satélite respecto a la Tierra y al receptor.
Conociendo la distancia y la posición del satélite, es posible trazar un círculo dentro del cual se encuentra obligatoriamente el receptor.
Con la recepción de 4 o más señales de otros tantos satélites de la red GPS, el ordenador integrado en el receptor, calcula la intersección de tres círculos (cada uno establecido por la señal de un satélite distinto) y establece las coordenadas de latitud y longitud. La señal del cuarto satélite permite obtener la altitud.
La precisión en la determinación de las coordenadas terrestres, depende de varios factores, pero un factor clave es la fiabilidad del reloj del receptor: un error de un nanosegundo puede provocar un error de 30 m en el cálculo de la posición.
Actualmente existen dos niveles de precisión en los receptores GPS:
Standard Positioning Service (SPS): Es la señal GPS abierta estándar que utilizan los receptores comerciales, tiene una precisión de:
- 100 m en horizontal
- 156 m en vertical
Precise Positioning Service (PPS): Estas señales están codificadas y solamente son accesibles para aplicaciones militares, o para usos civiles autorizados por los EEUU. El sistema ofrece los siguientes niveles de precisión :
- 22 m en horizontal
- 27.7m en vertical
No obstante, estos niveles de precisión se pueden mejorar notablemente, repitiendo el número de lecturas de un mismo punto con un pequeño intervalo o combinando los datos de dos receptores, es lo que se denomina GPS diferencial.
Aplicaciones civiles del GPS
Navegación: Las aplicaciones más extendidas del GPS son en el terreno de la navegación aérea, terrestre y marítima. Una aplicación complementaria es el seguimiento de flotas, mediante GPS es posible saber por ejemplo cuanto tardará en llegar el próximo autobús.
Cartografía - Topografía: La tecnología digital del GPS permite confeccionar mapas geográficos mucho más precisos, mejorando los que había hasta ahora.
Investigación: El GPS es un instrumento científico de precisión, permite monitorizar numerosos fenómenos como los movimientos de la corteza terrestre o las migraciones de muchas especies animales en combinación con el sistema ARGOS.
Tiempo libre: Además de su uso como instrumento de orientación en la montaña, el GPS se utiliza también en nuevos tipos de actividades de ocio como el "Geocaching" o "búsquedas del Tesoro" mediante GPS.
El GPS es una tecnología con un gran futuro, muchas de cuyas aplicaciones están todavía por inventar.
