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.