El GPS o sistema de posicionamiento Global, Global
Positioning System, es un sofisticado sistema de orientación y navegación
cuyo funcionamiento está basado en la recepción y procesamiento de
las informaciones emitidas por una constelación de 24 satélites conocida como
NAVSTAR, orbitando en diferentes alturas a unos 20.000 km. por encima de la
superficie terrestre.
Positioning System, es un sofisticado sistema de orientación y navegación
cuyo funcionamiento está basado en la recepción y procesamiento de
las informaciones emitidas por una constelación de 24 satélites conocida como
NAVSTAR, orbitando en diferentes alturas a unos 20.000 km. por encima de la
superficie terrestre.
Cada satélite‚lite da dos
vueltas diarias al planeta, una cada doce horas. Las trayectorias y la
velocidad orbital han sido calculadas para que formen una especie de red
alrededor de la tierra (debe de haber en todo momento cinco satélites a la
vista en cualquier zona), de manera que un receptor GPS a cualquier hora del
día o de la noche, en cualquier lugar, con independencia de las condiciones
metereológicas, pueda facilitar la posición que ocupa al captar y procesar las
señales emitidas por un mínimo de tres satélites.
vueltas diarias al planeta, una cada doce horas. Las trayectorias y la
velocidad orbital han sido calculadas para que formen una especie de red
alrededor de la tierra (debe de haber en todo momento cinco satélites a la
vista en cualquier zona), de manera que un receptor GPS a cualquier hora del
día o de la noche, en cualquier lugar, con independencia de las condiciones
metereológicas, pueda facilitar la posición que ocupa al captar y procesar las
señales emitidas por un mínimo de tres satélites.
En la década del 80 la
armada de USA puso en funcionamiento un sistema de navegación basado en las
emisiones de un reducido grupo de satélites. Este sistema llamado SATNAV fue el
antecedente del actual GPS.
armada de USA puso en funcionamiento un sistema de navegación basado en las
emisiones de un reducido grupo de satélites. Este sistema llamado SATNAV fue el
antecedente del actual GPS.
El GPS fue desarrollado por
el departamento de defensa de USA al final del período de la "Guerra Fría" con
fines militares. Superada esta fase, se extendió su uso a aplicaciones
civiles comenzando a utilizarse en náutica y aviación.
el departamento de defensa de USA al final del período de la "Guerra Fría" con
fines militares. Superada esta fase, se extendió su uso a aplicaciones
civiles comenzando a utilizarse en náutica y aviación.
En sus comienzos la
cobertura no era total pues faltaban situar en orbita varios satélites,
además su elevado precio los ponía fuera de alcance de la mayoría de los
usuarios potenciales. Actualmente la red es totalmente operativa,
incluyendo satélites de reserva y hay disponibles en el mercado receptores
GPS a precio asequible.
cobertura no era total pues faltaban situar en orbita varios satélites,
además su elevado precio los ponía fuera de alcance de la mayoría de los
usuarios potenciales. Actualmente la red es totalmente operativa,
incluyendo satélites de reserva y hay disponibles en el mercado receptores
GPS a precio asequible.
La evolución es incesante y
cada día son m s pequeños y ligeros ofreciendo al mismo tiempo prestaciones
superiores y una mayor autonomía de funcionamiento operativo cuando son
alimentados con pilas.
cada día son m s pequeños y ligeros ofreciendo al mismo tiempo prestaciones
superiores y una mayor autonomía de funcionamiento operativo cuando son
alimentados con pilas.
COMO FUNCIONA EL
GPS?
GPS?
Cada satélite de la
constelación GPS emite continuamente dos códigos de datos diferentes en
formato digital. Estos datos son transmitidos por medio de señales de
radio.
constelación GPS emite continuamente dos códigos de datos diferentes en
formato digital. Estos datos son transmitidos por medio de señales de
radio.
Uno de los códigos está
reservado para uso exclusivamente militar y no puede ser captado por los
receptores GPS civiles. El otro código, (de uso civil) transmite dos series
de datos conocidas como ALMANAQUE y EFEMERIDES. Los datos ofrecidos por el
almanaque y las efemérides informan sobre el estado operativo de funcionamiento
del satélite, su situación orbital, la fecha y la hora.
reservado para uso exclusivamente militar y no puede ser captado por los
receptores GPS civiles. El otro código, (de uso civil) transmite dos series
de datos conocidas como ALMANAQUE y EFEMERIDES. Los datos ofrecidos por el
almanaque y las efemérides informan sobre el estado operativo de funcionamiento
del satélite, su situación orbital, la fecha y la hora.
Obviamente cada satélite
emite sus propias efemérides y almanaque que incluyen un código de
identificación específico para cada satélite. Los satélites están equipados
con relojes atómicos que garantizan una precisión casi total, ofreciendo un
error estimado en un segundo cada 70.000 años.
emite sus propias efemérides y almanaque que incluyen un código de
identificación específico para cada satélite. Los satélites están equipados
con relojes atómicos que garantizan una precisión casi total, ofreciendo un
error estimado en un segundo cada 70.000 años.
Un receptor GPS debe
disponer en su memoria del almanaque y las efemérides actualizadas (si no lo
están se actualizar n automáticamente en poco tiempo, cuando el receptor
sintonice las señales emitidas por un mínimo de tres satélites), de esta
manera sabrá donde buscar los satélites en el firmamento.
disponer en su memoria del almanaque y las efemérides actualizadas (si no lo
están se actualizar n automáticamente en poco tiempo, cuando el receptor
sintonice las señales emitidas por un mínimo de tres satélites), de esta
manera sabrá donde buscar los satélites en el firmamento.
Los satélites transmiten
continuamente su situación orbital y la hora exacta. El tiempo transcurrido
entre la emisión de los satélites y la recepción de la señal por parte del
receptor GPS, se convierte en distancia mediante una simple fórmula aritmética
(el tiempo es medido en nanosegundos).
continuamente su situación orbital y la hora exacta. El tiempo transcurrido
entre la emisión de los satélites y la recepción de la señal por parte del
receptor GPS, se convierte en distancia mediante una simple fórmula aritmética
(el tiempo es medido en nanosegundos).
Al captar las señales de un
mínimo de tres satélites, por triangulación el receptor GPS determina la
posición que ocupa sobre la superficie de la tierra mediante el valor de las
coordenadas de longitud y latitud (dos dimensiones). Dichas coordenadas
pueden venir expresadas en grados, minutos y/o segundos o en las unidades de
medición utilizadas en otros sistemas geodésicos. La captación de cuatro o m s
satélites facilita, además, la altura del receptor con respecto al nivel del
mar (tres dimensiones). Las coordenadas de posición y otras informaciones
que puede facilitar el receptor, se actualizan cada segundo o cada dos
segundos.
mínimo de tres satélites, por triangulación el receptor GPS determina la
posición que ocupa sobre la superficie de la tierra mediante el valor de las
coordenadas de longitud y latitud (dos dimensiones). Dichas coordenadas
pueden venir expresadas en grados, minutos y/o segundos o en las unidades de
medición utilizadas en otros sistemas geodésicos. La captación de cuatro o m s
satélites facilita, además, la altura del receptor con respecto al nivel del
mar (tres dimensiones). Las coordenadas de posición y otras informaciones
que puede facilitar el receptor, se actualizan cada segundo o cada dos
segundos.
CALIDAD DE LAS SEÑALES
EMITIDAS
EMITIDAS
La calidad de las señales
emitidas por los satélites, llamada SQ, está en función de la posición que
ocupen en el firmamento, en relación con la situación de la antena del
receptor, o del estado operativo del satélite. La calidad de las señales
afecta a la precisión de las informaciones ofrecidas por los receptores.
Algunos modelos tienen escalas gráficas que indican la calidad de las señales
recibidas.
emitidas por los satélites, llamada SQ, está en función de la posición que
ocupen en el firmamento, en relación con la situación de la antena del
receptor, o del estado operativo del satélite. La calidad de las señales
afecta a la precisión de las informaciones ofrecidas por los receptores.
Algunos modelos tienen escalas gráficas que indican la calidad de las señales
recibidas.
TIPOS DE RECEPTORES
GPS
GPS
Existen dos tipos de
receptores GPS, los fijos y los portátiles. Los fijos son de mayor tamaño,
funcionan alimentados por baterías de automóviles, aviones o barcos y
tienen antenas exteriores independientes. Habitualmente van interconectados a
otros instrumentos electrónicos como radares, sondas, plotters, pilotos
automáticos, etc.
receptores GPS, los fijos y los portátiles. Los fijos son de mayor tamaño,
funcionan alimentados por baterías de automóviles, aviones o barcos y
tienen antenas exteriores independientes. Habitualmente van interconectados a
otros instrumentos electrónicos como radares, sondas, plotters, pilotos
automáticos, etc.
Los receptores portátiles
son mucho m s pequeños y además de poder alimentarse con la energía de
cualquier vehículo (con adaptadores) pueden funcionar por medio de pilas. Las
antenas suelen ir instaladas en el interior del receptor (la mayoría tiene
disponible antenas exteriores que se adquieren como opcionales), aunque
también las hay desmontables para poder ser instaladas en el
exterior. Algunos modelos portátiles también pueden interconectarse con
otros instrumentos electrónicos.
son mucho m s pequeños y además de poder alimentarse con la energía de
cualquier vehículo (con adaptadores) pueden funcionar por medio de pilas. Las
antenas suelen ir instaladas en el interior del receptor (la mayoría tiene
disponible antenas exteriores que se adquieren como opcionales), aunque
también las hay desmontables para poder ser instaladas en el
exterior. Algunos modelos portátiles también pueden interconectarse con
otros instrumentos electrónicos.
FRECUENCIAS MILITAR Y
CIVIL.
CIVIL.
Como se dijo en boletines
anteriores, cada satélite transmite series de datos en dos códigos diferentes.
Uno de los códigos, el código P, está reservado para su utilización militar,
el otro código, llamado SPS, está destinado para uso civil. Cada código tiene
una frecuencia de emisión diferente.
anteriores, cada satélite transmite series de datos en dos códigos diferentes.
Uno de los códigos, el código P, está reservado para su utilización militar,
el otro código, llamado SPS, está destinado para uso civil. Cada código tiene
una frecuencia de emisión diferente.
CODIGO P: El código exacto,
protegido conocido por las siglas PPS y también llamado código P, está reservado
para un uso estrictamente militar y como su propio nombre indica ofrece la
máxima exactitud y precisión. Se emite en la frecuencia de 1.227,6
Mhz.
protegido conocido por las siglas PPS y también llamado código P, está reservado
para un uso estrictamente militar y como su propio nombre indica ofrece la
máxima exactitud y precisión. Se emite en la frecuencia de 1.227,6
Mhz.
CODIGO SPS: El código de
adquisición ordinaria, también llamado SPS o C/A, es el código destinado a uso
civil. Todos los receptores GPS "civiles" están sintonizados con este código. Se
emite en la frecuencia de 1.575,42 Mhz.
adquisición ordinaria, también llamado SPS o C/A, es el código destinado a uso
civil. Todos los receptores GPS "civiles" están sintonizados con este código. Se
emite en la frecuencia de 1.575,42 Mhz.
DISPONIBILIDAD
SELECTIVA
SELECTIVA
La estación central del
sistema GPS, situada en Estados Unidos, degrada la precisión de las señales
civiles (por medio de una pequeña diferencia en el tiempo de
emisión/recepción) de forma que ofrezca un pequeño error, error estimado
entre los 25 y 100 metros. Esta degradación de la señal es conocida como
disponibilidad selectiva (SA). Esta diferencia en las coordenadas de
posición nada importante para la utilización del GPS para usos corrientes
civiles, es debida a motivos de seguridad, no hay que olvidar que algunos
sistemas de dirección de mísiles utilizan el sistema GPS como guía.
sistema GPS, situada en Estados Unidos, degrada la precisión de las señales
civiles (por medio de una pequeña diferencia en el tiempo de
emisión/recepción) de forma que ofrezca un pequeño error, error estimado
entre los 25 y 100 metros. Esta degradación de la señal es conocida como
disponibilidad selectiva (SA). Esta diferencia en las coordenadas de
posición nada importante para la utilización del GPS para usos corrientes
civiles, es debida a motivos de seguridad, no hay que olvidar que algunos
sistemas de dirección de mísiles utilizan el sistema GPS como guía.
GPS DIFERENCIAL
Se llama GPS diferencial
(DGPS) al sistema modificado, desarrollado por los fabricantes de receptores
civiles, que pretende conseguir o aproximarse a la precisión ofrecida por el
código militar. Para conseguir este aumento de la precisión es necesario
acoplar al receptor GPS, mediante una conexión interface especial, otro
tipo de receptor. Este receptor complementario (debe ser compatible) capta las
señales emitidas por una red de radiobalizas situadas en estaciones
costeras. Un aparato que disponga de la función DGPS, interconectado con un
receptor adecuado, puede "burlar" la disponibilidad selectiva impuesta por el
Departamento de Defensa de USA, al disponer de otra serie de datos
complementarios, ofreciendo de esta manera, una precisión en las coordenadas
de posición que oscila entre los cinco y los diez metros.
(DGPS) al sistema modificado, desarrollado por los fabricantes de receptores
civiles, que pretende conseguir o aproximarse a la precisión ofrecida por el
código militar. Para conseguir este aumento de la precisión es necesario
acoplar al receptor GPS, mediante una conexión interface especial, otro
tipo de receptor. Este receptor complementario (debe ser compatible) capta las
señales emitidas por una red de radiobalizas situadas en estaciones
costeras. Un aparato que disponga de la función DGPS, interconectado con un
receptor adecuado, puede "burlar" la disponibilidad selectiva impuesta por el
Departamento de Defensa de USA, al disponer de otra serie de datos
complementarios, ofreciendo de esta manera, una precisión en las coordenadas
de posición que oscila entre los cinco y los diez metros.
Cada marca de GPS
facilita los par metros de compatibilidad entre los receptores con función
DGPS y los receptores que captan las señales de las radiobalizas. La
utilización del sistema DGPS solo es aplicable en la navegación marina,
siendo especialmente útil en las maniobras de atraque con poca
visibilidad.
facilita los par metros de compatibilidad entre los receptores con función
DGPS y los receptores que captan las señales de las radiobalizas. La
utilización del sistema DGPS solo es aplicable en la navegación marina,
siendo especialmente útil en las maniobras de atraque con poca
visibilidad.
LIMITACIONES DEL
GPS.
GPS.
El GPS es, sin duda, el
más sencillo y preciso sistema de navegación
más sencillo y preciso sistema de navegación
disponible en la actualidad,
sin embargo no debe ser el único instrumento de navegación de un vehículo, ya
que además poder estropearse, el departamento de defensa de USA puede y ya
lo ha hecho en alguna ocasión interrumpir, modificar o degradar las señales
cuando lo considere oportuno.
sin embargo no debe ser el único instrumento de navegación de un vehículo, ya
que además poder estropearse, el departamento de defensa de USA puede y ya
lo ha hecho en alguna ocasión interrumpir, modificar o degradar las señales
cuando lo considere oportuno.
Las señales emitidas por los
satélites se comportan, en cierto modo como la luz, ya que pueden traspasar el
cristal y el plástico, sin embargo no pasan a través de montañas, túneles,
edificios, superficies metálicas o estructuras similares. La antena de los
receptores debe estar orientada de forma que tenga "acceso visual" a los
satélites.
satélites se comportan, en cierto modo como la luz, ya que pueden traspasar el
cristal y el plástico, sin embargo no pasan a través de montañas, túneles,
edificios, superficies metálicas o estructuras similares. La antena de los
receptores debe estar orientada de forma que tenga "acceso visual" a los
satélites.
En el modo navegación, un
receptor GPS indica la distancia que falta para alcanzar un punto de destino
en línea recta. Hay que tener en cuenta que en la tierra es prácticamente
imposible, incluso en el desierto, seguir una trayectoria recta por largos
periodos ya que los accidentes orográficos
receptor GPS indica la distancia que falta para alcanzar un punto de destino
en línea recta. Hay que tener en cuenta que en la tierra es prácticamente
imposible, incluso en el desierto, seguir una trayectoria recta por largos
periodos ya que los accidentes orográficos
obligan a variar la
dirección con frecuencia.
dirección con frecuencia.
FUNCIONES DE UN RECEPTOR
GPS.
GPS.
La función principal de un
GPS es informar sobre la posición que ocupa, por
GPS es informar sobre la posición que ocupa, por
medio de las coordenadas de
longitud y latitud, de manera que dicha posición pueda situarse con facilidad
en un mapa o plano. Pero hay otras funciones para facilitar la
navegación:
longitud y latitud, de manera que dicha posición pueda situarse con facilidad
en un mapa o plano. Pero hay otras funciones para facilitar la
navegación:
NOMBRE Y DESCRIPCIÓN DE LAS
FUNCIONES
FUNCIONES
POSICIÓN: Indicar la
posición del GPS. Facilita la localización casi exacta
posición del GPS. Facilita la localización casi exacta
del receptor. Para ello el
GPS tiene que haber captado las señales emitidas al menos por tres
satélites.
GPS tiene que haber captado las señales emitidas al menos por tres
satélites.
ALTURA: al captar 4 o m s
satélites el GPS indica la altura sobre el nivel
satélites el GPS indica la altura sobre el nivel
del mar. (sensible a
Disponibilidad Selectiva)
Disponibilidad Selectiva)
TIEMPO: el GPS una vez
inicializado, aunque no reciba señales satelitales
inicializado, aunque no reciba señales satelitales
indica la hora y fecha, si
recibe señales indica la hora exacta.
recibe señales indica la hora exacta.
PUNTO DE PASO O PUNTO DE
REFERENCIA: El waypoint es la posición de un único lugar sobre la
superficie de la tierra expresada por sus coordenadas. Un waypoint puede ser
un punto de inicio, de destino o un punto de paso intermedio en una
ruta. Todos los GPS pueden almacenar en memoria varios Waypoints, los
cuales se pueden borrar, editar, e identificar mediante caracteres alfa
numéricos.
REFERENCIA: El waypoint es la posición de un único lugar sobre la
superficie de la tierra expresada por sus coordenadas. Un waypoint puede ser
un punto de inicio, de destino o un punto de paso intermedio en una
ruta. Todos los GPS pueden almacenar en memoria varios Waypoints, los
cuales se pueden borrar, editar, e identificar mediante caracteres alfa
numéricos.
Algunos GPS permiten
agrupar una sucesión de waypoints representando un recorrido, a esto se le
llama ruta.
agrupar una sucesión de waypoints representando un recorrido, a esto se le
llama ruta.
DISTANCIA: introduciendo las
coordenadas de dos puntos, la función distancia del GPS informa la separación
de ambos y el rumbo en grados que hay que seguir desde el marcado como
inicio al de destino. Lo mismo puede realizarse con dos waypoints.
coordenadas de dos puntos, la función distancia del GPS informa la separación
de ambos y el rumbo en grados que hay que seguir desde el marcado como
inicio al de destino. Lo mismo puede realizarse con dos waypoints.
NAVEGACION: Introduciendo un
waypoint como destino y otro como origen, esta función facilitar actualizando
continuamente los siguientes datos:
waypoint como destino y otro como origen, esta función facilitar actualizando
continuamente los siguientes datos:
-Rumbo de contacto
(Bearing), rumbo expresado en grados que debemos seguir desde la posición
actual para llegar al destino.
(Bearing), rumbo expresado en grados que debemos seguir desde la posición
actual para llegar al destino.
-Rumbo actual (Heading
track) Rumbo en grados que llevamos en ese momento. Un
track) Rumbo en grados que llevamos en ese momento. Un
GPS es una brújula exacta
no afectada por campos magnéticos o metales de los vehículos.
no afectada por campos magnéticos o metales de los vehículos.
-Distancia: el GPS nos
informa la distancia que falta en línea recta para
informa la distancia que falta en línea recta para
llegar a nuestro punto de
destino.
destino.
-Error transversal: (CDI,
XTE) El GPS nos informa del alejamiento transversal
XTE) El GPS nos informa del alejamiento transversal
de la trayectoria ideal en
línea recta desde el inicio al destino.
línea recta desde el inicio al destino.
-Velocidad: (Speed)
Velocidad a la que se está desplazando el GPS.
Velocidad a la que se está desplazando el GPS.
-Tiempo estimado de llegada:
(ETA,TTG) Indica el tiempo estimado de llegada al destino en línea recta
manteniendo constante la velocidad (por razones obvias solo aplicable a
navegación aérea o marítima.)
(ETA,TTG) Indica el tiempo estimado de llegada al destino en línea recta
manteniendo constante la velocidad (por razones obvias solo aplicable a
navegación aérea o marítima.)
-Tiempo estimado de
viaje: (ETE) Tiempo estimado de viaje a la velocidad indicada por el
GPS.
viaje: (ETE) Tiempo estimado de viaje a la velocidad indicada por el
GPS.
SET UP: La función set up
se utiliza para programar el GPS y controlar la
se utiliza para programar el GPS y controlar la
forma que ofrece la
información, por ej. si los datos queremos que aparezcan en millas o km, en
pies o metros. etc. al igual que el sistema de coordenadas que pueden utilizar
los sistema Lat/Lon, UTM, y los diferentes GRID.
información, por ej. si los datos queremos que aparezcan en millas o km, en
pies o metros. etc. al igual que el sistema de coordenadas que pueden utilizar
los sistema Lat/Lon, UTM, y los diferentes GRID.
-Datum (map datum)
representa un sistema geométrico de la tierra. La subfunción DATUM
permite seleccionar entre los dif. sistemas en que están basados los mapas y
cartas marinas.
representa un sistema geométrico de la tierra. La subfunción DATUM
permite seleccionar entre los dif. sistemas en que están basados los mapas y
cartas marinas.
-Norte de Referencia:
(North Reference) Permite elegir el modelo de norte (magnético, indicado por
las brújulas) o verdadero (true) que el GPS tomar para indicar las
informaciones sobre rumbo actual y de contacto.
(North Reference) Permite elegir el modelo de norte (magnético, indicado por
las brújulas) o verdadero (true) que el GPS tomar para indicar las
informaciones sobre rumbo actual y de contacto.
-Unidades de distancia:
(Dist. units) Esta subfunción permite seleccionar las
(Dist. units) Esta subfunción permite seleccionar las
unidades de longitud de la
información (km, millas y millas marinas)
información (km, millas y millas marinas)
-Unidades de elevación:
(Elev. units) Esta permite elegir entre metro y pies.
(Elev. units) Esta permite elegir entre metro y pies.
-Hora: (Time) Selecciona
el formato de la hora, se puede elegir entre UT
el formato de la hora, se puede elegir entre UT
(universal time) y GMT.
Algunos modelos también traen la hora local.
Algunos modelos también traen la hora local.
