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.
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 haber todo momento cinco satélite‚lites 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.
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.
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.
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.
COMO FUNCIONA EL 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.
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.
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.
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.
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).
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.
CALIDAD DE LAS SEÑALES 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.
TIPOS DE RECEPTORES 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.
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.
FRECUENCIAS MILITAR Y 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.
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.
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.
DISPONIBILIDAD 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.
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.
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.
LIMITACIONES DEL GPS.
El GPS es, sin duda, el 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.
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.
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
obligan a variar la dirección con frecuencia.
FUNCIONES DE UN RECEPTOR GPS.
La función principal de un 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:
NOMBRE Y DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES
POSICIÓN: Indicar la 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.
ALTURA: al captar 4 o m s satélites el GPS indica la altura sobre el nivel
del mar. (sensible a Disponibilidad Selectiva)
TIEMPO: el GPS una vez inicializado, aunque no reciba señales satelitales
indica la hora y fecha, si 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.
Algunos GPS permiten 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.
NAVEGACION: Introduciendo un 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.
-Rumbo actual (Heading 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.
-Distancia: el GPS nos informa la distancia que falta en línea recta para
llegar a nuestro punto de destino.
-Error transversal: (CDI, XTE) El GPS nos informa del alejamiento transversal
de la trayectoria ideal en línea recta desde el inicio al destino.
-Velocidad: (Speed) 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.)
-Tiempo estimado de 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
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.
-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.
-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.
-Unidades de distancia: (Dist. units) Esta subfunción permite seleccionar las
unidades de longitud de la información (km, millas y millas marinas)
-Unidades de elevación: (Elev. units) Esta permite elegir entre metro y pies.
Como instalar en Telefonos con antena Gps Integrada (gps integrado) http://enunacalesita.wordpress.com/2010/01/30/solucionando-instalar-garmin-mobile-xt-gmobilext-en-nokia-5800/
