Digna
Celina Rivas Su�rez
�ngel
Leonel P�rez M�rquez
|
Tabla de
contenidos
1.
Generalidades
y Descripci�n
2.
Utilidad
3.
Fundamentos
4.
Caracter�sticas T�cnicas |
Introducci�n
El
Sistema de Posicionamiento Global, conocido tambi�n como GPS, es
un sistema de navegaci�n basado en 24 sat�lites, que proporcionan posiciones en
tres dimensiones, velocidad y tiempo, las 24 horas del d�a, en cualquier parte
del mundo y en todas las condiciones clim�ticas. Al no haber comunicaci�n
directa entre el usuario y los sat�lites, el GPS puede dar servicio a un n�mero
ilimitado de usuarios.
Historia y Desarrollo
Dirigido por el Departamento
de Defensa de Estados Unidos, el Sistema de Posicionamiento Global Navstar se cre� en 1973 para reducir los crecientes problemas
en la navegaci�n. Al ser un sistema que supera las limitaciones de la mayor�a
de los sistemas de navegaci�n existentes, el GPS consigui� gran aceptaci�n
entre la mayor�a de los usuarios. Desde los primeros sat�lites, se ha probado
con �xito en las aplicaciones de navegaci�n habituales. Como puede accederse a
sus funciones de forma asequible con equipos peque�os y baratos, el GPS ha
fomentado muchas aplicaciones nuevas.
Descripci�n
El
Global Positioning
System (GPS) permite determinar en todo el mundo la posici�n de una
persona, (en todo su conjunto incluyendo sus extremidades de ah� que se
denomine global) un veh�culo o una nave, con una desviaci�n de cuatro metros.
El
GPS funciona mediante una red de sat�lites que se encuentran orbitando
alrededor de la tierra. Cuando se desea determinar la posici�n, el aparato que
se utiliza para ello localiza autom�ticamente como m�nimo cuatro sat�lites de
la red, de los que recibe unas se�ales indicando la posici�n y el reloj de cada
uno de ellos. En base a estas se�ales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y
calcula el retraso de las se�ales, es decir, la distancia al sat�lite. Por
"triangulaci�n" calcula la posici�n en que �ste se encuentra. La
triangulaci�n en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que consiste en
averiguar el �ngulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar la
distancia de cada sat�lite respecto al punto de medici�n. Conocidas las
distancias, se determina f�cilmente la propia posici�n relativa respecto a los
tres sat�lites. Conociendo adem�s las coordenadas o posici�n de cada uno de
ellos por la se�al que emiten, se obtiene la posici�n
absoluta o coordenadas reales del punto de medici�n. Tambi�n se consigue
una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes at�micos
que desde tierra sincronizan a los sat�lites.
La
antigua Uni�n Sovi�tica ten�a un sistema similar llamado GLONASS, ahora
gestionado por
Actualmente
El Sistema de
Posicionamiento Global, desde su creaci�n hace m�s de treinta a�os, se ha
convertido en elemento sustancial de muchas aplicaciones tecnol�gicas que contribuyen
a salvar vidas y mejorar la econom�a.
Sepultado debajo de la nieve, desppu�s de un alud gigantesco, el hombre
supo que apenas le quedaban 20 o 30 minutos, antes de que su cuerpo se
congelara. La �nica soluci�n era que llegara ayuda a tiempo; y su esperanza, el
peque�o aparato que le hab�an dado en la base antes de salir a esquiar.
Al otro lado del mundo, muy lejos de los Alpes
suizos, en medio de un hurac�n, el barco langostero perdi� de vista la tierra.
El capit�n, frente a las olas y la oscuridad de la noche, solo miraba
alternativamente a la pantalla y a las cartas de navegaci�n, calculando cu�l
ser�a el puerto m�s cercano donde buscar refugio.
Mientras, a miles de kil�metros, llas nubes bajas que ocultaban la pista
de aterrizaje no fueron impedimento para que el piloto, guiado por el
controlador de vuelo y los aparatos en cabina, especialmente el indicador de
altura, pudiera aterrizar sin problemas el enorme Boeing con su carga de
pasajeros.
Las situaciones anteriores describen algunos de los
m�ltiples usos que puede tener el Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System, GPS por sus
siglas en ingl�s), un invento que en los �ltimos a�os ha revolucionado los
sistemas de navegaci�n, vuelo y comunicaci�n en general, pero que tiene ya m�s
de 30 a�os y cuyo uso parece ilimitado.
Uso ilimitado
Organizaciones ecologistas como Greenpeace,
exploradores ant�rticos como los que habitan en las estaciones de ese extremo
del mundo, alpinistas que escalan el Himalaya o
corredores de competencia por los desiertos, como los que participan en el
famoso Sahara Rally, pueden atestiguar, al igual que pilotos, navegantes o
conductores, la utilidad del GPS en situaciones extremas.
Gracias a este sistema se han salvado incontables vidas
humanas desde su implementaci�n, pero tambi�n se han ahorrado considerables
recursos materiales en todo el mundo, especialmente hidrocarburos.
Hoy es casi ilimitado el uso de los GPS, que vienen ya
incorporados incluso en algunos tel�fonos m�viles de �ltima generaci�n. Pero
tambi�n tienen su lado feo, al ayudar a las �bombas inteligentes� a encontrar
mejor su blanco, que muchas veces es una escuela, una vivienda o un veh�culo
cargado de civiles, y en cuyo caso se achaca a �errores del sistema� lo que en
realidad son deliberadas actuaciones criminales.
Pese a eso, el GPS lleg� a nuestras vidas, como tantas
otras tecnolog�as, para quedarse.
Formas de trabajar
Si
bien tienen m�ltiples aplicaciones y formas de trabajar, los GPS ofrecen algunos
servicios b�sicos, que son los que m�s se han extendido en el mundo.
Uno
de estos es el posicionamiento llamando a un Call Center o Centro de Llamadas, al cual se le solicita la
ubicaci�n de un equipo que tenga la tecnolog�a instalada, por lo que la
operadora puede ver en un mapa digital d�nde est� exactamente el mismo e
informarlo a quien solicita el servicio.
Otra
de las utilidades es el Reporte de Trayectoria en un tiempo determinado, pues
al tener instalado el GPS, el desplazamiento del veh�culo va quedando
registrado, y por ende la cantidad de kil�metros recorridos, los lugares donde
estuvo, el tiempo que demor� en desplazarse o el que estuvo detenido, todo lo
cual puede a su vez representarse en un mapa para mayor exactitud.
Tambi�n
existe el llamado Posicionamiento Off Line, donde mediante una Terminal de Datos en el veh�culo
se va almacenando la trayectoria, la cual es �descargada� peri�dicamente en un
sistema inform�tico para ser visualizada en un mapa.
Aunque
en los casos anteriores el conductor del veh�culo terrestre, a�reo o mar�timo,
o la persona que porta un GPS, no ve por s� mismo en
un mapa la ubicaci�n, existen otras variantes donde s� puede hacerlo.
Ese
es el caso del llamado Posicionamiento o Seguimiento On
Line, donde el usuario, previa conexi�n al proveedor
del servicio, puede ver la posici�n o la trayectoria de su GPS en el tiempo
desde una pantalla en su propio auto, en el avi�n, la embarcaci�n o el celular.
Algo similar existe en determinados servicios, como los de taxis, que disponen
de la facilidad de ver d�nde se encuentran los veh�culos, para as� agilizar la
recogida de clientes.
Cosas curiosas
Entre
las m�ltiples utilidades que se han encontrado a los GPS est� la de utilizarlos
para la conservaci�n de la naturaleza. Hace varios meses, ecologistas
preocupados por la extinci�n de las tortugas marinas, colocaron en algunas de
ellas equipos GPS, para despu�s soltarlas y visualizar su migraci�n mediante
Internet.
Los
interesados en el tema pudieron ver �en vivo�, al seguir la p�gina web minuto a minuto, durante d�as, c�mo algunos de estos
animales �desaparec�an� de la pantalla, al ser capturados por los pescadores;
mientras que otros revelaron rutas migratorias no acostumbradas, cuyas causas
se deb�an tanto a la acci�n depredadora del hombre, la b�squeda de alimentos o
la contaminaci�n del mar.
Pero
los GPS tambi�n han servido en los �ltimos a�os para encontrar autos robados en
pa�ses como Estados Unidos o el continente europeo, donde empresas productoras
de autos, como Rolls Royce,
Mercedez Benz o Jaguar,
venden su producto con la divisa de que si fueran robados, la polic�a puede
saber d�nde est�n en minutos, gracias al equipo de localizaci�n instalado en
las carrocer�as.
Otros
proyectos m�s humanitarios, en cambio, est�n siendo desarrollados por equipos
conjuntos de m�dicos e inform�ticos. Entre estos sobresalen los experimentos
para contribuir al desplazamiento de los ciegos con el uso de los GPS, y la
localizaci�n de ni�os peque�os o ancianos cuando se extrav�an.
Aplicaciones Futuras
En la actualidad hay 24
sat�lites GPS en producci�n, otros est�n listos para su lanzamiento y las
empresas constructoras han recibido encargos para preparar m�s y nuevos
sat�lites para el siglo XXI. Al aumentar la seguridad y disminuir el consumo de
carburante, el Sistema de Posicionamiento Global ser� el componente clave de
los sistemas aeroespaciales internacionales y se utilizar� desde el despegue
hasta el aterrizaje. Los conductores lo utilizar�n como parte de los sistemas
inteligentes en carretera y los pilotos para realizar los aterrizajes en
aeropuertos cubiertos por la niebla y otros servicios de emergencia. El sistema
ha tenido una buena acogida y se ha generalizado en aplicaciones terrestres,
mar�timas, a�reas y espaciales.
Funcionamiento
Los sat�lites GPS llevan
relojes at�micos de alto grado de precisi�n. La informaci�n horaria se sit�a en
los c�digos de transmisi�n mediante los sat�lites, de forma que un receptor puede
determinar en cada momento en cu�nto tiempo se transmite la se�al. Esta se�al
contiene datos que el receptor utiliza para calcular la ubicaci�n de los
sat�lites y realizar los ajustes necesarios para precisar las posiciones. El
receptor utiliza la diferencia de tiempo entre el momento de la recepci�n de la
se�al y el tiempo de transmisi�n para calcular la distancia al sat�lite. El
receptor tiene en cuenta los retrasos en la propagaci�n de la se�al debidos a
la ionosfera y a la troposfera. Con tres distancias a tres sat�lites y
conociendo la ubicaci�n del sat�lite desde donde se envi� la se�al, el receptor
calcula su posici�n en tres dimensiones.
Sin embargo, para calcular
directamente las distancias, el usuario debe tener un reloj at�mico
sincronizado con el Sistema de Posicionamiento Global. Midiendo desde un
sat�lite adicional se evita que el receptor necesite un reloj at�mico. El
receptor utiliza cuatro sat�lites para calcular la latitud, la longitud, la
altitud y el tiempo.
Partes
El Sistema de Posicionamiento
Global consta de tres divisiones: espacio, control y usuario. La divisi�n
espacio incluye los sat�lites y los cohetes Delta que lanzan los sat�lites
desde Cabo Ca�averal, en Florida, Estados Unidos. Los sat�lites GPS se
desplazan en �rbitas circulares a 17.440 km de
altitud, invirtiendo 12 horas en cada una de las �rbitas. �stas tienen una
inclinaci�n de 55� para asegurar la cobertura de las regiones polares. La
energ�a la proporcionan c�lulas solares, por lo que los sat�lites se orientan
continuamente dirigiendo los paneles solares hacia el Sol y las antenas hacia
La divisi�n control incluye
la estaci�n de control principal en la base de las Fuerzas A�reas Falcon, en Colorado Springs,
Estados Unidos, y las estaciones de observaci�n situadas en Falcon
AFB, Hawai, en la isla de Ascensi�n en el Atl�ntico, en Diego Garc�a en el
oc�ano �ndico, y en la isla Kwajalein en el Pac�fico
sur. Las divisiones de control utilizan las medidas recogidas en las estaciones
de observaci�n para predecir el comportamiento de las �rbitas y relojes de cada
sat�lite. Los datos de predicci�n se conectan a los sat�lites para
transmitirlos a los usuarios. La divisi�n control tambi�n se asegura de que las
�rbitas de los sat�lites GPS permanezcan entre los l�mites y de que los relojes
no se alejen demasiado del comportamiento nominal.
La divisi�n usuario es
un t�rmino en principio asociado a los receptores militares. Los GPS militares
utilizan equipos integrados en armas de fuego, armamento pesado, artiller�a,
helic�pteros, buques, submarinos, carros de combate, veh�culos de uso m�ltiple
y los equipos individuales para soldados. Adem�s de las actividades b�sicas de
navegaci�n, su aplicaci�n en el campo militar incluye designaciones de destino,
apoyo a�reo, municiones �terminales� y puntos de reuni�n de tropas. La
lanzadera espacial est� dotada de un Sistema de Posicionamiento Global.
Con m�s de medio mill�n
de receptores de GPS, los usuarios civiles tienen una divisi�n propia, grande y
diversa. Incluso antes de que todos los componentes de los sat�lites estuvieran
en �rbita, los investigadores utilizaban el Sistema de Posicionamiento Global
para adelantar d�as o semanas los m�todos oficiales de investigaci�n. El GPS se
usa hoy en aeroplanos y barcos para dirigir la navegaci�n en las aproximaciones
a los aeropuertos y puertos. Los sistemas de control de seguimiento env�an
camionetas y veh�culos de emergencia con informaci�n �ptima sobre las rutas. El
m�todo denominado �granja de precisi�n� utiliza el GPS para dirigir y controlar
la aplicaci�n de fertilizantes y pesticidas. Tambi�n se dispone de sistemas de
control de seguimiento como elemento de ayuda a la navegaci�n en los veh�culos
utilizados por excursionistas.
El Sistema de Posicionamiento
Global (GPS) est� disponible en dos formas b�sicas: SPS, iniciales de Standard Positioning Service (Servicio de Posicionamiento
Est�ndar), y PPS, siglas de Precise Positioning Service (Servicio de Posicionamiento Preciso). El SPS
proporciona la posici�n absoluta de los puntos con una precisi�n de
Las t�cnicas de mejora,
como el GPS diferencial (DGPS), permiten a los usuarios alcanzar hasta
Elementos que lo componen
La
conocida como Disponibilidad Selectiva (S/A en su acr�nimo ingl�s) es
una degradaci�n intencionada de la se�al GPS con el fin de evitar la excesiva
precisi�n de los receptores GPS comerciales modernos.
Con
objeto de impedir que el sistema fuese utilizado con fines no pac�ficos por
enemigos de los EE.UU. (guiado de misiles fundamentalmente) el Departamento
de Defensa estadounidense, encargado de su mantenimiento y precisi�n, opt�
por degradar intencionadamente la se�al que emiten los sat�lites de la
constelaci�n NAVSTAR. Esto se llev� a cabo de dos maneras:
Con
ellos se consegu�a limitar la precisi�n horizontal a unos valores de entre 15-
Tal
situaci�n ocurri�, por ejemplo, durante
El
desarrollo de nuevas t�cnicas que correg�an estos desfases (uso combinado del
sistema NAVSTAR estadounidense y el GLONASS ruso, este �ltimo sin recortes en
la precisi�n), la concepci�n de nuevos Sistemas Globales de Navegaci�n por
Sat�lite (EGNOS/WAAS/MSAS, el Galileo europeo, etc.) y la dependencia cada vez
mayor del GPS por parte de la poblaci�n civil hizo que
Bibliograf�a
http://www.jrebelde.cu/secciones/en-red/2006/enero/gps_quien.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_posicionamiento_global
http://es.wikipedia.org/wiki/Disponibilidad_selectiva