GPS (Global Position System)

Sistemas de referencia. Funcionamiento de sistema de posicionamiento global. Localización. Ecuaciones de posición. Usuarios

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GPS

(Sistema global de posicionamiento)

Los fenicios usaban la estrella polar para que sus barcos no perdieran el rumbo. Cristobal Colon descubrió América navegando con la ayuda del astrolabio, un disco de metal provisto de un brazo móvil. Después, vendrían los sextantes y los cronómetros marinos. Pero, en la actualidad, los satélites, como los que forman el sistema GPS, han desbancado al resto de los instrumentos de navegación, ya que sus receptores son mas precisos, fáciles de usar y baratos. Además, operan las 24 horas del día y desde cualquier lugar del mundo.

Perderse en el desierto o en medio del océano es ya prácticamente imposible si se cuenta con un receptor de GPS, que son las siglas en ingles del sistema global de posicionamiento. Se trata de un sistema de navegación vía satélite que, a cualquier hora del día y en cualquier lugar del planeta, nos indica exactamente el punto geográfico en el que nos encontramos. Desde su puesta en marcha en 1993, el GPS ha sido un auténtico salvavidas para aviones, barcos e incluso coches.

El primer GPS, fue utilizado en 1993 por astronautas de la NASA, y era propiedad del Departamento de Defensa (EE UU)

1959- el satélite Vanguard, lanzado por Estados Unidos, demuestra que los transmisores de radio colocados a bordo de estos artefactos espaciales pueden servir para localizar, con bastante exactitud, a un observador situado en la Tierra.

1993- el trasbordador espacial de la NASA Discovery prueba con éxito el primer receptor GPS, utilizado como ayuda a la navegación. La explosión del Challenger, en la década anterior, retrasó varios años la puesta en servicio de este nuevo sistema de posicionamiento por satélite.

1997- el mantenimiento anual de la red de satélites que forma el sistema GPS le cuesta al Departamento de Defensa de Estados Unidos 451 millones de €.

EL GPS EUROPERO

La Unión Europea, para no depender de EE UU, encargo a la ESA (Agencia Espacial Europea) que pusiese en marcha un sistema alternativo de navegación por satélite. Se llama Galileo, en honor al famoso astrónomo del viejo continente, se pondrá en funcionamiento en el 2008. Galileo mejorara la fiabilidad de su hermano mayor, el GPS, porque su margen de error es diez veces menor: apenas diez metros.

EL CORAZON DEL GPS

Veinticuatro satélites forman la telaraña GPS que cubre todos los rincones de la Tierra. Están situados a una altura de 2169 Km. y su energía la generan dos paneles solares.

Estos artefactos espaciales, de cinco metros de largo y un peso de 860 Kg., dan una vuelta a nuestro planeta cada 12 horas y han sido construidos por Rochwell Internacional.

Los satélites GPS no solo nos muestran nuestra posición, de día o de noche, sino que tambien nos indican la altitud, nuestra velocidad y nos dan la hora con una precisión extrema. No en vano, sus relojes de cesio solo pierden un segundo cada 30000 años.

LOS RECEPTORES

El aparato que recibe la señal de los satélites que forman el sistema GPS puede ser tan pequeño como un teléfono móvil. Cuando lo conectamos, su pantalla nos indica nuestra posición exacta, expresada básicamente en dos dimensiones: latitud y longitud. Por otra parte, y para mejorar sus prestaciones, los últimos modelos de receptores GPS incorporan planos digitales de nuestra ciudad, de la red de carreteras o incluso de las líneas aéreas. De este modo, conociendo nuestra posición y ampliando o reduciendo la escala del mapa, también podremos elegir el camino mas corto para llegar a nuestro destino.

LOS USUARIOS

Quince millones de personas, quizá más, utilizan en la actualidad los receptores GPS. Algunos coches ya incorporan este sistema en su panel de mandos, pero los grandes usuarios siguen siendo los aviones, los barcos y los militares. Sin embargo, es tan versátil que también lo emplean los arqueólogos, para situar correctamente en el mapa los yacimientos o tesoros artísticos que encuentran.

Asimismo, los llevan animales de especies en extinción, para que los biólogos puedan vigilarlos en todo momento. Y hasta los pilotos de los rallies africanos los han adoptado, para no perderse en las zonas desérticas o poco habitadas.

SISTEMA GPS DIFERENCIAL

Un error de 100 metros en la posición de in avión cuando aterriza puede convertirse en un desastre. Sobre todo si hay niebla y el piloto confía en la fiabilidad de su receptor GPS. Por este poderoso motivo se creo el GPS diferencial, un sistema alternativo y mejorado, que consigue reducir el margen del posible fallo de los satélites a tan solo un metro. La utilización de una estación fija en tierra (cuya posición se conoce con extraordinaria precisión) permite estimar, por ejemplo, la distorsión que, en un momento dado, provoca la ionosfera en la señal recibida desde los satélites. De este modo, se suma o restan esos metros a nuestra propia posición. Y todo esto se realiza en milésimas de segundo. No obstante, esta versión mejorada del GPS solo funciona si el receptor se sitúa a menos de 200 Km. de distancia de la estación terrestre.

LA ALTERNATIVA RUSA

Rusia también cuenta con su propio sistema global de navegación por satélite: el Glonass, operativo desde 1995. Como en el estadounidense, 24 satélites (tres de reserva) forman esta constelación, que también permite a cualquier usuario conocer su posición durante las 24 horas del día. Gracias al Glonass, los aviones y los barcos rusos navegan con total seguridad, incluso en periodo de guerra, cuando el Departamento de Defensa de EE UU suele introducir errores internacionales en su GPS.

EL GRAN ERROR

Como tosa maquina inventada por el hombre, el GPS también puede fallar; por ejemplo, por una avería en el aparato receptor o como consecuencia de la distorsión en la señal que provoca la ionosfera. No obstante, el peor de todos los errores es el intencionado. Con el objetivo de evitar que tropas enemigas empleen el GPS en su contra, el ejercito de EE UU introduce falsos datos de posición en estos satélites durante los conflictos bélicos, como ocurrió en el ataque de la OTAN a Yugoslavia en 1999.Por supuesto, sus receptores tienen la clave para deshacer estos fallos intencionados, pero el resto de los usuarios no. Afortunadamente, los aviones y los barcos disponen de sistemas de navegación alternativos.

¿CÓMO FUNCIONAS?

Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites 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 satélite. Por "triangulación" calcula la posición en que éste se encuentra. La triangulación consiste en averiguar el ángulo de cada una de las tres señales respecto al punto de medición. Conocidos los tres ángulos 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 desde tierra sincronizan a los satélites.