Informe GPS

Colegio Sagrado Corazón de Jesús

GPS: (Global Positioning System: sistema de posicionamiento global) es un sistema global de navegación por satélite que permite la localización de algún objeto (personas, vehículos, distancias, etc.) en cualquier punto de la Tierra con una precisión hasta de unos pocos metros.

HISTORIA: El antepasado del actual sistema GPS se llamó “Sistema TRANSIT” y entró en

servicio en 1965. Surgió gracias al trabajo de la NASA y el Departamento de Defensa. Este sistema contaba con seis satélites y si bien proporcionaba una cobertura

global

e

independiente

de

las

condiciones

atmosféricas,

su

disponibilidad no era constante. A pesar de estas limitaciones, TRANSIT logró un gran avance. El sistema de GPS queda oficialmente declarado como funcional en 1995. Inicialmente se desarrolló con enfoque de estrategia bélica ya que algunos de los satélites que rodean la Tierra pueden detectar con precisión la presencia de ejércitos o de armamento en diferentes regiones. Sin embargo, a través de los años el gobierno de Estados Unidos decidió permitir su uso al público en general. Además de ser utilizado para la ubicación en las calles, este dispositivo también es empleado en la navegación marítima, terrestre y aérea o también para la supervisión de movimientos naturales de la Tierra, entre otros. Por otra parte, la antigua Unión Soviética creó un sistema paralelo llamado GLONASS (GLObal NAvigation Satellites System). El sistema, también diseñado con fines militares, actualmente se encuentra bajo la responsabilidad de la Federación Rusa. También la Unión Europea intenta lanzar su sistema de posicionamiento

llamado

Galileo.

FUNCIONAMIENTO: Funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre la Tierra con trayectorias

sincronizadas

para

cubrir

toda

su

superficie.

Su funcionamiento consiste en cinco pasos: Triangulación, Medición de distancia, Tiempo, Posición y Corrección. Cerliani María Lucía, Majul Camila, Tonso Julieta y Victoria Villanueva 4to Ciencias Naturales 1

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1°) Triangulac Trian gulación: ión: Se utilizan los satélites en el espacio como puntos de referencia para ubicaciones en la Tierra. Esto se logra mediante una medición de nuestra distancia hacia tres satélites, lo que nos permite "triangular" nuestra posición. Matemáticamente se necesitan cuatro mediciones para determinar la posición exacta. Sin embargo, en la práctica se resuelve nuestra posición con solo tres mediciones ya que se limita nuestro posicionamiento a solo dos puntos posibles de los cuales uno de ellos resulta ser muy improbable por su ubicación demasiado lejana de la superficie terrestre y puede ser descartado sin necesidad de mediciones posteriores. 2°) Medición de distancia a los satélites: saté lites: La distancia al satélite se determina midiendo el tiempo que tarda una señal emitida por el mismo, en alcanzar nuestro receptor GPS. Para efectuar dicha medición asumimos que nuestro GPS, por un lado, y el satélite, por otro, generan una señal en el mismo instante. Sin embargo, ambas señales no están sincronizadas ya que una de ellas, la generada por nuestro receptor GPS, es inmediata y la otra, la proveniente del satélite, es generada con un cierto atraso ya que tuvo que recorrer una cierta distancia. Comparando su retardo, podemos determinar cuánto tiempo le llevó a dicha señal llegar hasta nuestro receptor. Al multiplicar dicho tiempo de viaje por la velocidad de la luz, se obtiene la distancia al satélite. 

Código

Pseudo

Aleatorio:

Consiste en la señal emitida por nuestro GPS y por el satélite. Físicamente solo se trata de una secuencia o código digital que contiene una sucesión complicada de pulsos

"on"

y

"off".

Su complejidad nos ayuda a asegurarnos que el receptor de GPS no se sintonice accidentalmente con alguna otra señal ya que es improbable que una señal cualquiera pueda tener exactamente la misma secuencia y, a su vez, que el receptor no se confunda accidentalmente de satélite, dado que cada uno tiene su propio y único Código Pseudo Aleatorio (*1). De esa manera, también es posible que todos los satélites trasmitan en la misma frecuencia sin interferirse Cerliani María Lucía, Majul Camila, Tonso Julieta y Victoria Villanueva 4to Ciencias Naturales 2

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mutuamente. Otra razón muy importante de la complejidad del sistema para conseguir un sistema GPS económico es que el código permite que las débiles señales emitidas por los satélites puedan ser captadas por los receptores de GPS sin el uso de grandes antenas. 3°) Tiempo: Por el lado de los satélites, el control del tiempo es casi perfecto porque poseen relojes atómicos (*2) los cuales proporcionan una precisión muy exacta. Pero para que la tecnología del GPS no resulte demasiado costosa, se han diseñado relojes mucho menos precisos. Debido a esto, el GPS necesita interceptar cuatro satélites para lograr una medición exacta. Una consecuencia de esto es que cualquier GPS debe ser capaz de sintonizar al menos cuatro satélites de manera simultánea. En la práctica, casi todos los GPS acceden entre 6 y 12 satélites. 4°) Posición Posició n satelital: satelit al: En la tierra, todos los receptores de GPS tienen un almanaque programado en sus computadoras que les informan donde está cada satélite en el espacio y en cada momento. Los satélites de GPS son monitoreados constantemente por el Departamento de Defensa para mantener la exactitud de las órbitas básicas. Una vez que el Departamento de Defensa ha medido su posición exacta, vuelven a enviar dicha información al propio satélite. De esa manera el satélite incluye su nueva posición corregida en la información que transmite a través de sus señales a los GPS. 5°) Corrección Correc ción de Errores: Err ores: 

Condiciones atmosféricas (ionosfera (*3) y troposfera (*4)).



La señal puede rebotar varias veces antes de ser captada por nuestro receptor GPS. Para evitar esto se utilizan sofisticados sistemas de rechazo.



Imprecisión en los relojes atómicos de los satélites y en los relojes de los receptores debido a ligeras desviaciones.



Interferencia de Disponibilidad Selectiva: pretende asegurar que ninguna fuerza hostil o grupo terrorista pueda utilizar el GPS para fabricar armas. Para Cerliani María Lucía, Majul Camila, Tonso Julieta y Victoria Villanueva 4to Ciencias Naturales 3

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esto, se introduce un cierto "ruido" en los datos del reloj satelital o se envían datos orbitales (*5) ligeramente erróneos a los satélites. 

Debido a que suele haber más satélites disponibles que los que el receptor GPS necesita, el receptor solo toma algunos. Dependiendo de a que distancia de encuentren esos satélites, menor o mayor será el margen de error acerca de una posición. Los buenos receptores son capaces de determinar cuáles son los satélites que dan el menor error utilizando el método de Dilución Geométrica de la Precisión o DGDP.

Cada satélite emite e mite continuamente continuament e dos códigos de datos diferentes diferente s de forma digital. Uno de los códigos está reservado para uso exclusivamente militar y no puede ser captado por los receptores GPS civiles. El código de uso civil transmite dos series serie s de datos: ALMANAQUE (*6) y EFEMERIDES (*7). Los datos ofrecidos

por estas dos series informan sobre sobre el estado operativo de

funcionamiento del satélite, su situación orbital, la fecha y la hora. Cada satélite satél ite emite emi te sus propias propi as efemérides efemér ides y almanaque que incluyen un código de identificación específico para cada uno.

TIPOS DE RECEPTORES GPS: Existen dos tipos, los fijos y los portátiles. Los fijos son de mayor tamaño, funcionan alimentados por baterías de automóviles, aviones, etc. Generalmente van interconectados a otros

instrumentos electrónicos electrónico s como radares, pilotos

automáticos, etc. Los receptores portátiles son mucho más pequeños, pueden alimentarse con la energía de cualquier vehículo o por medio de pilas.

GPS

DIFERENCIAL:

Es el sistema modificado y desarrollado por los fabricantes de receptores civiles que pretende conseguir o aproximarse a la precisión ofrecida por el código militar. Un aparato que disponga de la función DGPS puede eliminar casi todos los errores obteniendo una precisión mucho más exacta que oscila entre los cinco y los diez metros. Cerliani María Lucía, Majul Camila, Tonso Julieta y Victoria Villanueva 4to Ciencias Naturales 4

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FUNCIÓN

PRINCIPAL

DE

UN

RECEPTOR

GPS:

Es informar sobre la posición que ocupa, por medio de las coordenadas coordenadas de longitud y latitud, de manera que dicha posición pueda situarse con facilidad en un mapa o plano. Dentro de de sus funciones podemos encontrar: 

ALTURA, TIEMPO, DISTANCIA



NAVEGACION: (Rumbo de contacto - Rumbo actual)  – Distancia - Error transversal  – Velocidad - Tiempo estimado de llegada - Tiempo estimado de viaje)



SET UP



DATUM: (Norte de Referencia - Unidades de distancia - Unidades de elevación - Hora)



PUNTO DE PASO O PUNTO DE REFERENCIA (Waypoint)

GLOSARIO: *1: Aleatorio: algo generado al “azar” . *2: Reloj atómico: es un tipo de reloj que utiliza una frecuencia de resonancia atómica normal para alimentar su contador. Se basa en la frecuencia de la oscilación entre dos estados de energía de determinados átomos o moléculas. Estos relojes mantienen una escala de tiempo continua y estable, el Tiempo Atómico Internacional (TAI) *3: Ionosfera: una o varias capas de aire ionizado en la atmósfera. Ejerce una gran influencia sobre la propagación de las señales de radio. *4: Troposfera: es la capa inferior, en contacto con la superficie terrestre. *5: Datos orbitales: son los datos relacionados a las orbitas, en este caso terrestre ya que los satélites son movidos por estas orbitas. *6: Almanaque : es la información enviada de forma periódica por los satélites informando sobre ellos mismos y el resto de satélites miembros del sistema. *7: Efemérides: son tablas numéricas que contienen las coordenadas de los satélites, planetas;

y otros elementos referentes a los periodos de tiempo

regulares y sucesivos gracias a los cuales es posible calcular las posiciones de los propios astros en el cielo. Cerliani María Lucía, Majul Camila, Tonso Julieta y Victoria Villanueva 4to Ciencias Naturales 5