Monografia Gps

PRESENTACIÓN Comenzaremos diciendo que este trabajo de investigación no solo ayudara al grupo responsable de dicho trabajo como información o alimentación del conocimiento sino que además este trabajo sirve para evaluar nuestro nivel de investigación, justificando así una nota que haga que el grupo siga su camino hacia el primer objetivo: acabar la carrera. Con este trabajo se pretende mostrar al lector no solo el conocimiento teórico de la estación total y sus accesorios, sino la aplicación en tiempo real, en condiciones de trabajo muy distintas a las que se pueden presentar en cualquier simulación de práctica, ya que como sabemos, es durante la práctica donde los conocimientos son puestos a prueba, dependerá del operador tratar de dar una solución práctica a todos los problemas que se le puedan presentar durante dicho trabajo. En un principio mediante el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y actualmente con el SistemaGlobal de Navegación Satelital (GNSS), la tecnología satelital permite determinar, con la precisión necesaria, la posición espacial de objetos fijos o móviles, es decir su geo referenciación. Este salto tecnológico ha devenido rápidamente, a través de sus aplicaciones, en un cambio cultural: como por ejemplo el ciudadano utiliza GPS para guiarse, el productor agropecuario lo aplica en la agricultura de precisión y diversos modelos de teléfono celular cuentan con posicionado satelital. El GPS es indispensable en todos los sistemas de transporte del mundo ya que sirve de apoyo a la navegación aérea, terrestre y marítima. Los servicios de emergencia y socorro en casos de desastre dependen del GPS para la localización y coordinación horaria de misiones para salvar vidas. Actividades cotidianas como operaciones bancarias, de telefonía móvil e incluso de las redes de distribución eléctrica, ganan en eficiencia gracias a de la exactitud cronométrica que proporciona el SPG. Agricultores, topógrafos, geólogos e innumerables usuarios trabajan de forma más eficiente, segura, económica y precisa gracias a las señales accesibles y gratuitas del GPS. Por último se espera que el esfuerzo que se invirtió en la elaboración de este documento, se encuentren con un texto de fácil comprensión y que les sea de utilidad en su vida profesional.

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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL  Informar mediante un buen trabajo de investigación a los lectores todo sobre la tecnología GPS, desde sus orígenes hasta la actualidad.

OBJETIVOS ESPECIFICOS  Dar a conocer a nuestros lectores lo que es el GPS.  Incentivar a nuestros lectores que la investigación puede llegar a ser un hábito de estudio para todos.  Verificar como funciona un dispositivo GPS.  Esclarecer objetivamente las dudas del lector.  Analizar en profundidad las experiencias históricas relevantes del GPS a partir de la monografía investigada Realizar una buena exposición como parte del trabajo designado por el profesor.

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CAPITULO I MARCO REFERENCIAL 1. MARCO HISTORICO El lanzamiento del satélite espacial estadounidense Vanguard en 1959 puso de manifiesto que la transmisión de señales de radio desde el espacio podría servir para orientarnos y situarnos en la superficie terrestre o, a la inversa, localizar un punto cualquiera en la Tierra. Los sistemas anteriores de posicionamiento que empleaban estaciones terrestres de A.M. (Amplitud Modulada) cubrían un área mayor que los de UHF (Frecuencias ultracortas), pero no podían determinar con exactitud una posición debido a las interferencias atmosféricas que afectan a las señales de radio de amplitud modulada y a la propia curvatura de la Tierra que desvía las ondas. Por tanto, la única forma de solucionar este problema era colocando transmisores de radio en el espacio cósmico que emitieran constantemente señales codificadas en dirección a la Tierra. De hecho esas señales cubrirían un área mucho mayor que las de A.M., sin introducir muchas interferencias en su recorrido. Sin embargo, no fue hasta 1993 que el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América, basado en la experiencia recogida del satélite Vanguard (en un principio para uso exclusivamente militar) puso en funcionamiento un sistema de localización por satélite conocido por las siglas en inglés GPS (Global Positioning System – Sistema de Posicionamiento Global). En sus inicios el propio Departamento de Defensa programó errores de cálculo codificados en las transmisiones de los satélites GPS para limitarlo solamente a la actividad militar que sí contaba con decodificadores para interpretar correctamente las señales, pero a partir de mayo de 2000 esta práctica quedó cancelada y hoy en día el sistema GPS se utiliza ampliamente en muchas actividades de la vida civil, aunque no está exento de ser reprogramado de nuevo en caso de cualquier conflicto bélico. Este sistema permite conocer la posición y la altura a la nos encontramos situados en cualquier punto de la Tierra en todo momento, ya sea que estemos situados en un punto fijo sin desplazarnos, e incluso en movimiento, tanto de día como de noche.

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El sistema GPS permite rastrear también, en tiempo real, la ubicación de una persona, animal, vehículo, etc., desde cualquier sitio y prestar auxilio si fuera necesario, con la condición queesté equipado con un dispositivo que pueda emitir algún tipo de señal, ya sea de radio o telefónica, que permita su localización. La primera prueba exitosa del sistema GPS desde el punto de vista práctico como instrumento de ayuda a la navegación, la realizó el trasbordador espacial Discovery en el propio año que se puso en funcionamiento el sistema. Actualmente los satélites GPS pertenecen a una segunda generación denominada Block II. En los siguientes reglones estará descrita la historia y cronología del sistema GPS desde sus predecesores hasta su etapa de implementación total. 1920’s Orígenes de la radionavegación. Principios de la II Guerra Mundial – LORAN, el primer sistema de navegación basado en la llegada diferenciada de señales de radio desarrollado por el laboratorio de Radiación de MIT. LORAN fue también el primer sistema de posicionamiento capaz de funcionar bajo cualquier condición climatológica pero es solamente bidimensional (latitud y longitud). 1959 TRANSIT, el primer sistema operacional basado en satélites, fue desarrollado por Johns Hopkins (Laboratorio de Física Aplicada) bajo el Dr. Richard Kirschner. A pesar de que la intención de TRANSIT era dar soporte a la flotilla de la marina de Estados Unidos, las tecnologías empleadas para el sistema demostraron ser útiles para el sistema de posicionamiento global (GPS). El primer satélite fue lanzado en 1959. 1960 El primer sistema de posicionamiento de tres dimensiones es sugerido por Raytheon Corporation en necesidad de la fuerza aérea. 1963 La compañía aeroespacial lanzó un estudio en la utilización de un sistema espacial para el sistema de navegación para los vehículos en movimiento a gran velocidad y tres dimensiones; esto los llevó directamente al concepto de GPS. El concepto involucraba medir los tiempos de llegada de las señales de radio transmitidas por los satélites cuyas posiciones eran bien conocidas. Esto proporcionaba la distancia al satélite cuya posición era conocida que a la vez establecía la posición del usuario.

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1963 La fuerza aérea da apoyo a este estudio bautizándolo Sistema 621B. 1964 Timation, un sistema satelital, Naval es desarrollado por Roger Easton en los laboratorios de investigación Naval para el desarrollo de relojes de alta estabilidad, capacidad de transferencia de tiempo y navegación en dos dimensiones. 1968 El departamento de defensa de los Estados Unidos establece un comité llamado NAVSEG (Navigation Satellite Executive Comité) para coordinar los esfuerzos de diversos grupos de navegación satelital. 1971 El sistema 621B es probado por la fuerza aérea dando resultados de una precisión de centésimas de milla. 1973 El secretario de la defensa decide que los diferentes sistemas de navegación que se estaban creando, se unificaran y crearon un solo y robusto sistema de navegación. 1974 Junio. Rockwell international fue contratado como proveedor de los satélites GPS. 1974 Julio 14. El primer satélite de NAVSTAR fue lanzado. 1978 El primer block de satélites fue lanzado. Un total de 11 satélites fueron lanzados entre 1978 y 1985. Un satélite fue perdido debido a una falla de lanzamiento. 1982 DoD decide reducir la constelación de satélites de 24 a 18. 1983 Después de la caída de una Unión Soviética, el gobierno de Estados Unidos informa que el sistema GPS podrá ser utilizado por las aeronaves civiles. 1988 El secretario de las Fuerzas Aéreas anuncia la expansión de la constelación de GPS de 18 a 21 satélites y tres repuestos. 1989 El primero de un block de 28 satélites es lanzado en Cabo Cañaveral, Florida 1990 DoD Activa SA – una degradación en la exactitud del Sistema de forma planeada. El sistema es probado en la guerra del Pérsico. 1991 El gobierno ofrece el sistema de GPS a la comunidad internacional sin costo durante los siguientes 10 años. 1993 El gobierno declara el sistema formalmente funcionado con sus 24 satélites en órbita.

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1995 El gobierno de Estados Unidos, Bill Clinton se compromete mediante una carta a la ICAO a proveer las señales de GPS a la comunidad internacional. A continuación hablaremos un poco acerca de su historia como preámbulo de los temas siguientes: En 1957, la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I, que era monitorizado mediante la observación del efecto Doppler de la señal que transmitía. Debido a este hecho, se comenzó a pensar que, de igual modo, la posición de un observador podría ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de una señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera determinada con precisión. La armada estadounidense rápidamente aplicó esta tecnología, para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas de observaciones de posiciones actualizadas y precisas. Así surgió el sistema TRANSIT, que quedó operativo en 1964, y hacia 1967 estuvo disponible, además, para uso comercial. Las actualizaciones de posición, en ese entonces, se encontraban disponibles cada 40 minutos y el observador debía permanecer casi estático para poder obtener información adecuada. Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites, portando cada uno de ellos uno de estos relojes y estando todos sincronizados con base en una referencia de tiempo determinado. En 1973 se combinaron los programas de la Armada y el de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (este último consistente en una técnica de transmisión codificada que proveía datos precisos usando una señal modulada con un código de PRN (Pseudo-Random Noise: ruido seudo-aleatorio), en lo que se conoció como Navigation Technology Program (programa de tecnología de navegación), posteriormente renombrado como NAVSTAR GPS. Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual, a la que se declaró con «capacidad operacional inicial» en diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» en abril de 1995. En 2009, este país ofreció el servicio normalizado de determinación de la posición para apoyar las necesidades de la OACI, y ésta aceptó el ofrecimiento.

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CAPITULO II MARCO TEORICO 1.

¿QUE ES GPS?

El GPS (Global Positioning System o sistema de posicionamiento global) o NAVSTAR-GPS es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita 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 receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o las coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado Galileo. A su vez, la República Popular China está implementando su propio sistema de navegación, el denominado Beidou, que prevén que cuente con entre 12 y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente operativo deberá contar con 30 satélites. De momento (abril 2011), ya tienen 8 en órbita. 7

2. SEGMENTOS DEL SISTEMA GPS Está constituido por tres segmentos fundamentales:   

Segmento Espacial. Segmento de control. Segmento de usuario.

2.1 SEGMENTO ESPACIAL El segmento espacial consiste en una constelación de satélites que tienen las siguientes características:  

Compuesta por 24 satélites. Los satélites se ubican en 6 órbitas planas prácticamente circulares, con inclinación de 55º respecto al plano del Ecuador y con una distribución aproximadamente uniforme;

  

con 4 satélites en cada órbita. Se encuentran aproximadamente a 20200 km de altura. Tienen 12h de período de rotación (en tiempo sidéreo) u 11h 58m (en tiempo oficial). También hay 4 satélites en órbita que se encuentran desactivados y disponibles como

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reemplazo. El tiempo máximo de observación de un satélite es de hasta 4 horas 15 minutos.

Con la incorporación de los satélites de los Bloques IIR y IIF la constelación tiene a principios del 2005, 29 satélites en órbita, distribuidos en los seis planos orbitales. La cantidad de satélites por plano es 4, 5 ó 6 según la órbita.

Figura 1.Constelación de satélites que conforman el segmento espacial del GPS.

2.2 SEGMENTO DE CONTROL Las funciones principales del segmento de control, denominado internacionalmente con las siglas OCS (Operational Control Segment) son: 8



Monitoreo y control permanente de los satélites con el objeto de determinar y predecir

 

las órbitas y los relojes de a bordo. Sincronización de los relojes de los satélites con el tiempo GPS. Transmisión, a cada satélite, de la información procesada.

El segmento de control está integrado por estaciones.Estas están ubicadas en:     

Colorado Springs (EUA) Isla Ascensión (Atlántico Sur) Diego García (Índico) Kwajalein (Pacífico Occidental) Hawaii (Pacífico Oriental)

Figura 2.Las cinco estaciones que conforman el segmente de control.

2.3 SEGMENTO USUARIO Está constituido por los instrumentos utilizados para recepcionar y procesar la señal emitida por los satélites.Estos instrumentos están integrados esencialmente por una antena y un receptor. La antena está conectada por cable al receptor o en otros casos forman una sola unidad. Las coordenadas que se calculan corresponden al centro radioeléctrico de la antena. El receptor consta de un mínimo de 4 canales (generalmente 10 ó 12) que permiten almacenar y procesar simultáneamente la señal de cada satélite.Posee además un oscilador de cuarzo que permite generar la frecuencia de referencia para realizar la observación.

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INFORMACION EN EL RECEPTOR Una vez en funcionamiento, el receptor puede ofrecer al operador una muy amplia y diversa información sobre el proceso de observación, mientras recibe las señales de los satélites. Aunque varía entre diferentes modelos, se suele disponer de la información siguiente:      

Satélites localizados. Satélites en seguimiento. Intensidad de cada señal recibida. Condición de cada satélite en seguimiento. Posición: longitud, latitud, altitud. Calidad de la geometría de observación.

Según la precisión con que se pueden obtener los resultados, podemos clasificarlos en receptores: Geodésicos -Topográficos- Navegadores.

Figura 3. Un ejemplo de segmento usuario.

3. FUNCIONAMIENTO DEL GPS La base para determinar la posición de un receptor GPS es la triangulación a partir de la referencia proporcionada por los satélites en el espacio. Para llevar a cabo el proceso de triangulación, el receptor GPS realiza los siguientes pasos:

3.1 CALCULO DE LA DISTANCIA

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Pero, ¿cómo mide el receptor GPS el tiempo que tardan las señales en llegar hasta él? Todos sabemos que la distancia resulta de multiplicar la velocidad por el tiempo (100 km/hora x 3 horas = 300 km). Dado que en el GPS estamos midiendo señales de radio, la velocidad que emplearemos en nuestros cálculos será la de la luz, es decir, 300.000 km/s. Ahora el problema se reduce a conocer la duración del viaje que realiza esta señal. Este cálculo plantea algunos problemas ya que, entre otros, su duración es muy pequeña (en algunos casos puede llegar a ser de 0,067 segundos). Pero asumiendo que disponemos de relojes muy precisos, ¿cómo medimos este tiempo? Para entender cómo un receptor GPS mide este tiempo, veamos el siguiente ejemplo. Imaginemos que a mediodía pudiéramos sincronizar simultáneamente el receptor y el satélite. Una vez sincronizados, acordamos que a partir de un instante determinado receptor y satélite empiezan a realizar una cuenta (1, 2, 3...). Cuando la señal procedente del satélite llega al receptor, esta llega con un cierto desfase como consecuencia de la distancia. Al receptor sólo le basta medir este desfase (podría ocurrir que la señal con la cuenta 100 llegue al receptor cuando éste va por la cuenta 170, lo cual representaría un desfase de 70). Una vez ha calculado este desfase, sólo tiene que multiplicar el tiempo desfasado por la velocidad de la luz (en nuestro ejemplo, y suponiendo que las cuentas se realizan en milisegundos, 300.000 km/s x 0,07 s = 21.000 km). Para realizar esta sincronización y esta cuenta, los emisores y los receptores del GPS utilizan un método denominado código seudo-aleatorio o PRC. El código PRC es un elemento fundamental del GPS. Se trata de una señal digital (señal eléctrica que representa los valores "0" y "1. Este código se transmite empleando una señal transportadora a una frecuencia de 1 575,42 MHz, e incluye un mensaje de estado (posición del satélite, correcciones horarias y otros estados del sistema). Los emisores también emplean una segunda frecuencia a 1 227,60 MHz, pero ésta únicamente tiene un uso militar, dada la precisión que permite su uso. El código PRC es complejo para evitar errores accidentales, su falsificación por parte de un elemento hostil, la superposición de las señales de los distintos satélites y por su bajo coste (de dinero y de espacio). Gracias a la complejidad de esta señal, no es necesario emitir señales muy potentes ni transportar una antena parabólica para recibir la señal del satélite y distinguirla entre el ruido ambiental, como tradicionalmente ocurre

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con la televisión por satélite. Para distinguirla basta con compararla con el patrón almacenado en el receptor.

3.2 SINCRONIZACIÓN Ya hemos comentado que la precisión y la exactitud en la medida de la distancia a los satélites son cruciales para el perfecto funcionamiento del GPS. Para ello, debemos disponer de relojes enormemente precisos, ya que una milésima de segundo a la velocidad de la luz puede suponer un error de 300 km. Para los satélites esto no supone un problema ya que cada uno de ellos dispone de un reloj atómico en su interior. Aunque su nombre dé a entender que funciona con energía atómica, este reloj no utiliza este tipo de energía. Su nombre proviene del hecho que utiliza las oscilaciones de un átomo determinado como "metrónomo". Lamentablemente, dado el coste y el tamaño, es imposible disponer de un reloj atómico en un receptor. Para solucionar este problema, los ingenieros que desarrollaron el GPS tuvieron la brillante idea de simular un "reloj atómico" mediante la recepción de la señal de un satélite extra. La recepción de una señal extra permite que el receptor pueda calcular los errores producidos en la medición y comparación del tiempo y compensarlos, de ahí la necesidad de emplear cuatro satélites para la medición de nuestra posición, en lugar de tres como sería de esperar en un sistema tridimensional.

3.3 POSICIÓN DE LOS SATELITES Hemos visto que podemos calcular nuestra posición a partir de la posición conocida de cuatro o más satélites, pero, ¿cómo podemos conocer la posición de un satélite que se encuentra a más de 20.000 km de distancia y que da una vuelta a la tierra cada 12 horas? Dado que en el espacio no hay atmósfera, podemos introducir satélites en órbitas invariables que seguirán modelos matemáticos previamente calculados. De este modo, siempre podremos conocer la posición de cada uno de los satélites en un momento dado. Para ello, los receptores GPS disponen de unos almanaques programados que indican en qué lugar del espacio se encuentran los satélites en cada momento. A pesar de que estas órbitas son suficientemente exactas, las estaciones de control comprueban constantemente sus posiciones. Para ello emplean radares muy precisos 12

que permiten medir la posición y velocidad exactas, y calculan los posibles errores. Estos errores se denominan "errores de efemérides" ya que afectan a la órbita de los satélites. Estos errores se producen como consecuencia del efecto de las atracciones gravitacionales de la Luna y el Sol o por la presión de la radiación solar en los satélites. A pesar de todo, estos errores son mínimos, si bien, si queremos un sistema preciso, debemos tenerlos en cuenta. Una vez detectados, se retransmiten estos errores a los satélites para que éstos puedan incluir la nueva información en las señales emitidas. De este modo, la señal que incluye el PRC es algo más que una señal de sincronizado, es también una señal que contiene información sobre las efemérides.

3.5 CORRECCIÓN DE ERRORES A pesar de todas las correcciones realizadas hasta el momento, aún nos queda una serie de errores por corregir. Hasta ahora hemos considerado que las señales viajan en el vacío y sin ningún obstáculo. Sin embargo, nuestro planeta está rodeado por la atmósfera, que afecta considerablemente a la recepción de las señales. Para reducir este error existen dos modos de hacerlo. El primero de ellos pasa por aplicar un modelo matemático actualizable a partir de la información recibida de los satélites y que simula el comportamiento de la atmósfera. El segundo método consiste en la medición dual de frecuencias, un sistema que únicamente emplean los receptores militares y que utiliza las dos señales emitidas por los satélites. Una vez que la señal llega a la superficie de la Tierra, ésta puede reflejarse en diversos obstáculos. De este modo, el receptor puede recibir una señal directa del satélite y, con un ligero desfase, la misma procedente de un reflejo. A este error se le denomina error de trayectoria múltiple. Para eliminarlo, los receptores únicamente tienen en cuenta la señal que llegó en primer lugar, la procedente directamente del satélite.

4. APLICACIONES DEL GPS

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Los GPS inundan el mercado para los usuarios con fines muy diversos; senderismo; montañismo; hasta incluso se ha puesto de moda en los campos de Golf. No obstante, la utilización actual más extendida es su empleo en los vehículos que circulan por carreteras (coches, camiones, autobuses, etc.). Además se usan en:

4.1 GPS PARA LA NAVEGACION TERRESTRE Este uso permite a los conductores un apoyo muy útil a la conducción, especialmente en ciudades o rutas con las que no están familiarizados. Los GPS llevan programas con voz que le dan instrucciones al conductor sobre los movimientos que deben hacer para seguir la ruta correcta (giros, toma de salidas o entradas desde unas vías a otras, etc.); estas indicaciones de voz, permiten al conductor fijar su atención en la carretera. En el caso de existir un copiloto, este puede ver, en todo momento, en la pantalla del GPS, el movimiento continuo del coche o vehículo, indicando en nombre de las calles, vías, etc. Algunas de las utilidades del GPS para el coche son: 

Fija la ruta a seguir indicando el punto de origen y destino a través de los mapas

  

que se descargan en el aparato. Avisa de los controles y de las limitaciones de velocidad Mediante suscripción también introduce el factor de densidad de tráfico Permite el diseño de rutas alternativas.

Figura 4. GPS en un auto.

4.2 GPS PARA LA NAVEGACIÓN MARÍTIMA El SPG proporciona el método más rápido y preciso para que los marineros puedan navegar, medir su velocidad y determinar su posición en todo el mundo con mayor seguridad y eficiencia.

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En la navegación marítima es importante que el capitán sepa su posición tanto en alta mar como en los puertos y vías de agua de denso tráfico. En alta mar, la posición exacta, la velocidad y la derrota son necesarias para asegurar que la nave llegue a su destino sin dilaciones y de la manera más económica y segura posible. La necesidad de contar con datos de posicionamiento exactos es aun más crítica en las llegadas o salidas del puerto, ya que el tráfico de naves y otros posibles peligros hacen más difícil la maniobrabilidad y, por ende, el riesgo de accidentes aumenta. Marineros y oceanógrafos están empleando con más frecuencia información obtenida con el SPG para la topografía submarina, la colocación de boyas y la localización de peligros para la navegación y su señalamiento en cartas náuticas. Las flotas de pesca comercial utilizan el SPG para llegar a los mejores bancos de pesca, seguir los movimientos migratorios de los peces y para garantizar el cumplimiento de los reglamentos. Los gobiernos y las organizaciones industriales del mundo están trabajando conjuntamente para desarrollar reglamentos de desempeño para los sistemas electrónicos de cartas náuticas e información marítima que dependen del SPG o del DSPG para su posicionamiento. Esos sistemas están revolucionando la navegación marítima y llevarán a la eliminación de las cartas náuticas impresas tradicionales.

Figura5. GPS en un barco.

4.3 GPS PARA LA NAVEGACIÓN AÉREA Los aviadores de todo el mundo utilizan el SPG para elevar la seguridad y la eficiencia de sus vuelos. Con su precisión, continuidad y cobertura global, el SPG ofrece servicios de navegación por satélite sin obstáculos que satisfacen muchos de los requisitos de los 15

usuarios de la aviación. El posicionamiento y la navegación hacen posible la determinación tridimensional de la posición para todas las fases del vuelo, desde el despegue, el vuelo en ruta y el aterrizaje, hasta el movimiento sobre la superficie del aeropuerto. Vista de pilotos en el interior de la cabina durante un aterrizaje La tendencia hacia el concepto de la navegación en la región entraña un mayor papel para el SPG. La navegación regional permite a la aeronave volar rutas de mayor demanda, entre puntos perfectamente definidos e independientes de cualquier infraestructura de tierra. Se han expandido los procedimientos para el uso de los servicios del SPG y sus ampliaciones en todas las fases del vuelo. Rutas aéreas nuevas, más eficientes y en continua expansión, resultado del SPG, continúan extendiéndose. Se han logrado grandes ahorros en tiempo y dinero. En muchos casos, aeronaves que sobrevolaban zonas de datos escasos, como los océanos, han sido capaces de reducir la separación entre ellas sin afectar su seguridad, lo que ha permitido a más aeronaves compartir las rutas más favorables y eficientes, con el consiguiente ahorro de tiempo y combustible, y la elevación de los ingresos por concepto de carga.

Figura 6. GPS en un avión.

4.4 GPS APLICADO A LA AGRICULTURA La exactitud de posicionamiento, con un margen de error de menos de un metro, hace que sea posible ahora que una cosechadora con equipos adecuados monitorice de 16

forma continua el rendimiento de la cosecha a medida que va cosechando una parcela individual, relacionando los niveles de crecimiento con puntos específicos de la parcela. Después de la cosecha, pueden tomarse muestras sistemáticas de suelo usando posicionamiento DGPS y los mismos datos de rendimiento, para identificar la razón de cualquier variación. Cuando esta información es cargada en una abonadora controlada por ordenador, DGPS puede asegurar que ésta aplique los productos químicos únicamente en aquellos puntos de la parcela que los necesitan. Esto puede crear significativos ahorros de costes, además de reducir problemas medioambientales asociados con el aflujo de productos químicos sobrantes. La fiabilidad y la exactitud de GPS Diferencial ha llegado a un nivel que ofrece a los agricultores posibilidades limitadas únicamente por su imaginación. La gestión de activos, el trazado de lindes, la gestión forestal y el seguimiento de vehículos son ahora operaciones sencillas. Ahora existe la tecnología necesaria para que el arado automático se convierta en realidad práctica, y para muchos, sólo es cuestión de tiempo el que los satélites se consideren herramientas agrícolas indispensables. Ahora permiten un enfoque completamente nuevo a la gestión de explotaciones agrícolas, ofreciendo importantes ventajas comerciales y medioambientales.

Figura 7. GPS ayudando a la agricultura.

4.5 GPS EN LA TOPOGRAFÍA Y GEODESIA

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Para determinar las coordenadas de puntos sobre la superficie terrestre se puede emplear todos los métodos de la topografía y geodesia. Tradicionalmente, el método más aplicado es la poligonación para los puntos planimétricos y la nivelación para los puntos altimétricos. Se usa también la tecnología GPS basada sobre una constelación de satélites. Hoy en día las herramientas de distanciamiento mediciones son totalmente robóticas, y los lugares son completamente automatizados por satélite.El GPS es una forma más rápida y segura de medir una pieza de grandes extensiones de tierra sin tener que perder tanto tiempo para determinar el área que está tratando de determinar. La herramienta GPS funciona como un tipo de triangulación que no implica ningún ángulo, pero en realidad es una trilateración, que sólo significa que es un método para encontrar la posición de algunos objetos con geometría simple. El receptor GPS se encuentra las coordenadas y las mediciones de la distancia deseada con el tiempo las señales de radio viajan. Esta tecnología ha cambiado enormemente ser utilizado para muchos propósitos diferentes a la original. Los usos de GPS ayudado a convertir a la agrimensura en algo más que una profesión para algunos.GPS ayuda a todo tipo de personas, dándoles tiempo y las herramientas para ayudar a que su trabajo para una entrega sea más rápida y precisa.

Figura 8. GPS utilizado en la geodesia.

4.6 GPS EN EL GUIADO DE MISILES 18

Los sistemas autoguiados son aquellos que incluyen dentro del propio misil el sistema de seguimiento delblanco, el guiado, la navegación y el control. El detector-seguidor es el elemento que proporcional a la información del blanco al misil. Según el tipo demisil puede ser sensible a algún tipo de energía como radiación visible, infrarroja, microondas, ondas milimétricas y también mediante radiaciones ejercidas de un radar el cual emplea diversos dispositivos como son el GPS. El misil se lanza desde un avión interceptor cuyo radar continuo iluminando el blanco hasta el impacto. El misil detecta la emisión propia de los radares de tierra enemigos mediante el uso de radiaciones electromagnéticas generadas por la nave enemiga.

Figura 9. GPS utilizado para guiar misiles.

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4.7 GPS EN LA DETECCION DE DETONACIONES NUCLEARES Incluso los ensayos nucleares subterráneos dejan su huella en la parte de la atmósfera superior conocida como la ionosfera. Esto se obtiene al examinar datos de GPS registrados el mismo día de una prueba nuclear norcoreana en 2009. Pocos minutos después de la explosión nuclear, las estaciones de GPS ubicadas en países cercanos registraron un cambio en la densidad de electrones ionosféricos, delatando una burbuja de partículas perturbadas que se extendía desde el punto de la explosión hacia el resto del planeta. Es como si la onda expansiva de la explosión subterránea generase otra en la atmósfera, empujando así al aire desde la zona cero. Las autoridades internacionales ya poseen varios métodos para detectar pruebas nucleares ilegales. Los detectores sísmicos captan las ondas expansivas en la tierra, y los sensores acústicos detectan en el agua y en el aire las ondas expansivas generadas por explosiones desencadenadas sobre la superficie. Los sensores químicos detectan polvo y gas radiactivos llevados por el aire, y eso constituye una prueba definitiva de que ha habido una explosión nuclear. Sin embargo, estas partículas pueden no ser detectadas si la explosión se desencadena a gran profundidad en el subsuelo.

Figura 10.Proceso de detección de armas nucleares mediante GPS.

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5. GPS EN EL TELEFONO MOVIL La integración de los teléfonos móviles con la tecnología GPS puede venir en dos modalidades. Por un lado el teléfono puede tener un completo receptor GPS instalado, o también puede conectarse a uno con cables o una conexión bluetooth. Estos teléfonos con GPS habilitados pueden entender lenguajes de programación como por ejemplo Java, y puede servirnos de callejero para llegar exactamente al punto que le digamos. Para utilizar alguna de estas funciones, necesitas:   

Un teléfono con GPS habilitado o un receptor GPS compatible. Un plan de llamada que soporta la transmisión de mapas y datos GPS. Un plan de servicio o software que provea los mapas más actualizados, direcciones o información de la localización del teléfono.

Los usos más comunes en los teléfonos GPS son: GUIA DE ORIENTACIÓN – Los teléfonos móviles GPS con pantallas habilitadas, puede funcionar como un GPS tradicional mostrándonos el camino exacto de un sitio a otro en tiempo real, y al mismo tiempo usar el servicio de voz para indicarnos los detalles de nuestra ruta. Se usa una base de datos que contiene mapas, normalmente actualizados de forma continua. No solo proveen direcciones de direcciones en diferentes ciudades o incluso países, sino también rutas de senderismo, montañismo y otras actividades similares. LOCALIZADOR – Este quizá sea un uso que no es del agrado de todos. Algunos empresarios usan este tipo de teléfonos para hacer un seguimiento de sus empleados cuando se les da teléfono de empresa. Muchos padres están también beneficiándose de esta tecnología para saber en todo momento donde se encuentran sus hijos.

Figura 11: teléfono móvil con GPS

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5.1 COMBINACIÓN DE DOS TECNOLOGÍAS Un teléfono móvil es básicamente una sofisticada radio en dos sentidos. Torres y estaciones bases configuradas en una red de celdas, envían y reciben señales de radio. Los teléfonos móviles contienen transmisores de baja potencia que les permiten comunicarse con la torre más cercana. Según viajas, te vas moviendo de una celda a otra, y la estación base monitoriza la fuerza de tu señal de teléfono. Según te mueves al borde de una de estas celdas, la potencia de la señal disminuye. Al mismo tiempo, la estación base en la siguiente celda a la que te estás acercando nota como la señal va subiendo. Según te mueves de celda a celda, las torres transfieren tu señal de una a otra. En localizaciones remotas, las torres pueden estar tan distanciadas que no pueden dar una señal consistente. Incluso cuando hay las torres de sobra, las montañas y edificios altos pueden interrumpir las señales. Algunas veces la gente tiene bastantes problemas en conseguir una señal buena dentro de los edificios, especialmente en ascensores. Incluso sin un receptor GPS, tu teléfono móvil puede proveer información de tu localización. Un ordenador puede determinar dónde estás basándose en medidas de tu señal tales como:   

El ángulo de aproximación a las torres en las celdas. El tiempo que tarda la señal en viajar a múltiples torres. La potencia de tu señal cuando llega a una torre.

Desde que los obstáculos como los árboles y edificios pueden afectar al tiempo que tarda la señal en llegar a una torre, este método suele ser menos preciso que una medida con GPS.

5.2 LA MASIFICACION DEL GPS EN LOS TELEFONOS CELULARES Debido al avance que se ha registrado en estos últimos años dentro de la telefonía móvil que incorpora procesadores para sistemas de posicionamiento global, Garmin y TomTom, las dos más grandes compañías dedicadas a comercializar dispositivos GPS, observan con recelo la integración de la tecnología GPS en los teléfonos celulares, viendo como una importante amenaza el crecimiento de este mercado. Si bien hace años el hecho de poder acceder al sistema de posicionamiento global a través de la

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telefonía móvil parecía simplemente una utopía, lo cierto es que en la actualidad cada vez son más las terminales que incluyen una herramienta GPS en sus funciones. Hoy, el sistema GPS no es algo exclusivo de los dispositivos especiales, sino que la tecnología ha logrado popularizarse gracias a su integración en teléfonos móviles, hecho que seguramente se orienta hacia la masificación en el uso de este tipo de sistema, y en lo cual radica la preocupación de las empresas fabricantes de equipos GPS, que temen el monopolio del sistema en manos de las compañías de telefonía móvil. LBS:Muchas terminales incluyen lo que se conoce como LBS, siglas de su nombre en inglés Location Based Services, es decir servicio de localización.Independientemente de este hecho, la mayoría de las empresas fabricantes de celulares, como es el caso de Nokia, han apostado a la comercialización cada vez mayor de teléfonos GSM que incluyen funcionalidades GPS, y por ende los consumidores demandan cada vez más la inclusión de este tipo de tecnología en sus móviles, debido a la comodidad que representa tener todas las funciones requeridas en un solo aparato. De acuerdo a la opinión de gran cantidad de expertos, se cree que en pocos años más podríamos llegar a vivir la extinción total de los dispositivos especiales GPS, que se verán reemplazados por teléfonos móviles, ya que estos últimos reúnen una importante cantidad de prestaciones para los usuarios. DISPOSITIVOS MULTIFUNCION: En un sólo dispositivo es posible comunicarse, conectarse a Internet, y utilizar las funcionalidades extraordinarias del sistema de posicionamiento global. Por ello, la mayoría de las empresas de teléfonos móviles aseguran que los usuarios finalmente sólo utilizarán sus celulares. Ante los hechos concretos, no caben dudas de que la tendencia que se vislumbra para el futuro cercano es la adquisición cada vez mayor por parte de los usuarios de terminales que dispongan de GPS, aunque por el momento sólo resta que las grandes compañías fabricantes de teléfonos comiencen a incluir chips GPS en los modelos de gama media y baja, lo cual si bien plantea un desafío económico, lo cierto es que al final, con una cuidada planificación comercial, las empresas lograrán incrementar sus ventas y beneficiarse de la inclusión de esta nueva tecnología. Cuando las funciones GPS lleguen a los móviles de gama media y alta, entonces la masificación de esta

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tecnología se habrá hecho realidad. Se estima que este cambio se producirá en los próximos tres años. Por otra parte, el crecimiento en la oferta de teléfonos móviles de gama media que incluyan GPS, también permitirán la llegada de la masificación de esta tecnología en los países del tercer mundo, donde aún la mayoría de los consumidores deben conformarse con la compra de un celular de bajo costo. No obstante, uno de los factores más significativos, que permitirán la inclusión de chips GPS en casi todos los modelos de terminales, es sin lugar a dudas la disminución en los costos de los chips, que se estima que suceda cuando las compañías operadoras aumenten notablemente su demanda, y de esta manera el mercado de los chips GPS alcance una economía a gran escala, similar a lo que sucedió hace unos años con la tecnología Bluetooth.

6. GPS EN LAS CAMARAS DIGITALES Si bien todavía el receptor GPS no es una característica estándar en las cámaras digitales, en un futuro muy próximo la funcionalidad GPS vendría incorporada en todas las cámaras. Algunas noticias recientes también indican que la industria de ordenadores de mano con cámaras va en la misma dirección. Para el usuario de hoy se ha hecho difícil escoger una cámara digital por sus características intrínsecas, como lo eran en su momento la cantidad de megapíxeles o el tamaño de la pantalla; esas características, aunque siguen siendo importantes, ya no son un factor clave en las cámaras actuales. Otras funcionalidades avanzadas han tomado la delantera y se han convertido de hecho en un factor que marca la diferencia: en este sentido están las cámaras con

localizadores

satelitales

incluidos,

las

que

están

habilitadas

para

conectarse

inalámbricamente o las que tienen capacidad para tomar fotos en 3D. Éstas y otras nuevas tecnologías están inundando el mercado y todos los dispositivos enlazados a ellas, por ende, también están cambiando. Conozca algunas de las novedades de estos tipos de cámaras que se encuentran disponibles en estos momentos en el mercado de América Latina.

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CAPITULO III CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES 

Se concluye que el GPS es una herramienta muy útil para el hombre en estos tiempos, ya que la necesidad de ubicación en nuestro planeta es mayor comparada con los

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tiempos anteriores. Es factible el hecho que el GPS produjo en sus inicios destrucción al mundo, ya que fue

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utilizado para las guerras nucleares. Se observa que con el transcurrir del tiempo esta tecnología amplía sus horizontes en lo

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que respecta a aplicaciones, ya que ahora lo podemos usar hasta en un carro. Se deduce que la necesidad del GPS, ha servido para que muchas empresas pongan artefactos al mercado conteniendo este producto, tales como celulares y cámaras

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digitales. Se desprende el hecho que el GPS en todo su proceso de existencia, hasta la actualidad sirvió más para el bien que para el mal, concluyendo así que es un aporte a la humanidad que el ser humano no tiene que poner en discusión.

RECOMENDACIONES 

Se recomienda al lector no conformarse con la información brindada por el grupo y si está interesado en el tema, tratar de despejar las pequeñas dudas que pudiese tener

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buscando en internet o en artículos científicos dicha información. Conviene mencionar que dicho trabajo se desarrollóno con la debida atención que se le debe y es por eso que quizás la información les resulte insuficiente, para evitar ese

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percance sírvase a revisar toda la bibliografía expuesta en la monografía. Se debe tener en cuenta que los artefactos de GPS son algo costosos y quizás sea un

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problema su quizás pronta adquisición. Se sugiere al lector interesarse por este tema, debido a las múltiples áreas de aplicación y campos laborales que abarcan, involucrando directa e indirectamente al lector para un futuro no muy lejano.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

BIBLIOGRAFIA ESPECIALIZADA PAPERS Pozo Ruz A, Ribeiro A, García Alegre M, García L, Guinea D, Sandoval F. Sistema de posicionamiento global (GPS): descripción, análisis de errores, aplicaciones y futuro. Madrid: Instituto de Automática IndustrialConsejo Superior de Investigaciones Científicas; 2009. Serie de informes técnicos: 28500. LIBROS Huerta E, Mangiaterra A, Noguera G.GPS: posicionamiento satelital. Argentina: UNR Editora - Universidad Nacional de Rosario; 2005.

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REVISTA ESPECIALIZADA La revolución GPS: Ubicación, ubicación, ubicación. INFOWEEK. 2009; 170: 17.

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DIRECCIONES ELECTRONICAS http://www.slideshare.net/micky445/monografia-de-gps-del-final

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