SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL.
La funcionalidad de éste sistema, es netamente de ubicación de objetos. Tanto aéreos como terrestres. El sistema GPS, funciona por medio de 24 satélites (conocidos como NAVSTAR), que constantemente están dando la vuelta a la órbita terrestre. Estos 24 satélites más 3 de respaldo, rodean la tierra en seis diferentes direcciones. Esto ocurre, para que puedan tener una mejor cobertura del globo. Ahora, cada satélite, logra dar dos vueltas a la tierra por día. Otra variable, que facilita y ayuda a lograr una mayor precisión al sistema GPS. Aunque su invención se atribuye a los gobiernos francés y belga, el sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. La antigua Unión Soviética tiene un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa. Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado Galileo.
POSICION DE SATELITES
En 1957 la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I, que era monitorizado mediante la observación del Efecto Doppler de la señal que transmitía. Debido a este hecho, se comenzó a pensar que, de igual modo, la posición de un observador podría ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de una señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera determinada con precisión.
La Armada estadounidense rápidamente aplicó esta tecnología, para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas de observaciones de posiciones actualizadas y precisas. Así surgió el sistema TRANSIT, que quedó operativo en 1964, y hacia 1967 estuvo disponible, además, para uso comercial.
Las actualizaciones de posición, en ese entonces, se encontraban disponibles cada 40 minutos y el observador debía permanecer casi estático para poder obtener información adecuada.
Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites, portando cada uno de ellos uno de estos relojes y estando todos sincronizados con base en una referencia de tiempo determinada.
En 1973 se combinaron los programas de la Armada y el de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (este último consistente en una técnica de transmisión codificada que proveía datos precisos usando una señal modulada con un código de ruido pseudo-aleatorio (PRN = Pseudo-Random Noise), en lo que se conoció como Navigation Technology Program, posteriormente renombrado como NAVSTAR GPS.
LANZAMIENTO SATELITE NAVSTAR
Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual, a la que se declaró con «capacidad operacional inicial» en diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» en abril de 1995.
En 1994, este país ofreció el servicio normalizado de determinación de la posición para apoyar las necesidades de la OACI, y ésta acepto el ofrecimiento.
Este sistema como tal, está operativo desde fines de la década de los 70`. Claro, que su uso inicial, fue estrictamente militar. Varios años tuvieron que pasar, para que el servicio se adaptara al público en general.
Pero, ¿Cómo funcionan los GPS? Los satélites o NAVSTAR, se comunican constantemente con los dispositivos GPS, que están ubicados en la tierra. Exactamente, recibe dos tipos de datos, los datos del Almanaque, los satélites transmiten información propia de ellos, que número son, la posición de ellos y con la confirmación de la hora en que se envía el mensaje. Hora que corresponde a la zona que está surcando. Y acá está la gracia del GPS, éste compara la hora en que fue recibido el mensaje, con la hora en que fue enviado. Con ello calcula donde está el satélite. Luego con el resto de los satélites, se realiza una triangulación hacia el dispositivo en tierra, con lo que se puede saber donde se está exactamente. La otra serie de datos, también conocida como Efemérides, del dispositivo GPS en tierra, recibirá las coordenadas de longitud, latitud y altitud. Los receptores GPS pueden recibir, y habitualmente lo hacen, la señal de más de tres satélites para calcular su posición. En principio, cuantas más señales recibe, más exacto es el cálculo de esta posición.
COMO FUNCIONA UN GPS
Aparte del servicio anexo de dirección de viaje o ruta. Es por ello que cuando un automóvil, posee un GPS, el piloto puede conocer el camino más corto a casa o cómo se llega a una dirección. Ya que los sistemas GPS terrestres, poseen en la memoria, los planos de las ciudades en que funcionan. Con respecto a la señal en que funcionan los GPS, los satélites transmiten dos tipos de señales, la LI y la L2. Los GPS que pertenecen a los civiles, utilizan la señal LI.
Lo ideal del sistema de GPS, es que a éste, no le afectará el tipo de clima que impere en la zona en que está trabajando. Debido, a que el sistema es justamente satelital. Lo cual, permite un rango mucho mayor de libertad, para su utilización.
El margen de precisión de los GPS es de algunos metros (45 o menos). Lo cual es un rango bastante aceptable, para quien está perdido.
SATELITE NAVSTAR
SATELITE GLONASS
SATELITE GALILEO
2.- CREADOR O DESCUBRIDOR DEL GPS.
Ivan A. Getting, creador del sistema GPS, nació en Nueva York en 1912 y falleció en California el 11 de octubre de 2003.
La academia sueca que concede los premios Nobel debería tener un hueco muy especial para gente como Iván Getting, cuyos inventos se han hecho imprescindibles para millones de personas. Este físico e ingeniero electrónico, que falleció el pasado 11 de octubre en la localidad estadounidense de Coronado (California), fue el inventor del Global Positioning System (Sistema de Posicionamiento Global), un pequeño aparato capaz de dar inmediatamente las coordenadas exactas de latitud y longitud a su portador gracias a su conexión con una red de satélites. El invento, conocido popularmente como GPS, ha revolucionado la técnica de la orientación en la Tierra.
Getting, de 91 años, nunca recibió una mención de los suecos pero si ganó al final de su vida el Premio Charles Stark Draper, que concede la Academia Nacional de Ingeniería de Estados Unidos, y docenas de galardones nacionales e internacionales por los inventos que realizó durante casi medio siglo de vida. Durante la II Guerra Mundial, Getting dirigió un departamento dedicado a crear un sistema de radares en el prestigioso Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) que fue empleado por Estados Unidos para destruir el 95% de las bombas de crucero V-1 que Alemania utilizó contra el Reino Unido.
El sistema GPS fue su gran aportación a la historia de la navegación en el siglo XX y hoy, gracias a su perseverancia, millones de personas los utilizan en su vida normal. Se ha empezado a implantar en los modernos automóviles y es usado por muchos que salen a disfrutar de una jornada deportiva en la montaña o un paseo. O cuando los militares buscan en sus radares al enemigo o la trayectoria de un misil o una bomba. «Su vida fue un logro detrás de otro», ha declarado sobre él a Los Ángeles Times George Pualikas, uno de sus colegas en la compañía Aerospace Corp, de California, y de la que el inventor era fundador.
Getting tuvo la idea de construir una red de satélites que permitiera el seguimiento casi al centímetro de un objeto sobre el terreno después de muchos años trabajando para la Fuerza Aérea y sus sistemas de navegación y guía de misiles. Su primer objetivo fue crear una red de estaciones en tierra que estuvieran conectadas a los satélites militares estadounidenses que orbitan la Tierra y que calculan con precisión milimétrica donde se encuentra un objetivo cualquiera.
Los primeros satélites GPS se lanzaron en 1978 y la red fue operativa en todo el planeta en el año 1993. Hasta entonces, tuvo que superar problemas técnicos y, principalmente, la incredulidad de muchos políticos en Washington que consideraban la red demasiado cara y poco práctica.
Brad Parkison, de la universidad de Stanford, fue uno de los militares que plasmó las ideas de Getting y creó la red de satélites junto con un grupo de ingenieros y expertos en aeronáutica que trabajaban a mediados de los 70 en la Fuerza Aérea. «Sin su supervisión y compromiso nunca hubiera sido posible», ha señalado Parkinson.
El desarrollo de nueva tecnología y la entrada de la iniciativa privada en el mundo de los satélites, hasta hace dos décadas casi en su totalidad de uso militar, ha permitido que esta tecnología se abarate y que hoy sea habitual en la vida diaria de muchos ciudadanos.
3.- APLICACIONES INDUSTRIALES
A grandes rasgos, podemos dividir los campos de aplicación en cinco, que se aplican tanto en lo industrial como en lo urbano.
Posicionamiento: la aplicación más obvia del GPS es la de determinar una posición o localización. El GPS es el primer sistema que permite determinar con un error mínimo nuestra posición en cualquier lugar del planeta y bajo cualquier circunstancia.
Navegación: dado que podemos calcular posiciones en cualquier momento y de manera repetida, conocidos dos puntos podemos determinar un recorrido o, a partir de dos puntos conocidos, determinar la mejor ruta entre ellos dos.
Seguimiento: mediante la adaptación del GPS a sistemas de comunicación, un vehículo o persona puede comunicar su posición a una central de seguimiento.
Topografía: gracias a la precisión del sistema, los topógrafos cuentan con una herramienta muy útil para la determinación de puntos de referencia, accidentes geográficos o infraestructuras, entre otros, lo que permite disponer de información topográfica precisa, sin errores y fácilmente actualizable.
Sincronización: dada la característica adicional de medición del tiempo de que disponen los receptores GPS, podemos emplear este sistema para determinar momentos en los que suceden o sucederán determinados eventos, sincronizarlos, unificar horarios.
Algunas opciones industriales serian las siguientes:
1. Navegación terrestre (y peatonal), marítima y aérea.
2. Topografía y geodesia.
3. Localización agrícola (agricultura de precisión), ganadera y de fauna.
4. Salvamento y rescate.
5. Aplicaciones científicas en trabajos de campo (ver geomática).
6. Geocaching, actividad deportiva consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios.
7. Sistemas de gestión y seguridad de flotas pesqueras o vehículos.
GPS VEHICULAR
GPS MARINO
4.- APLICACIONES URBANAS
Basados en las características generales antes mencionadas podríamos enumerar las siguientes, aunque su empleo aun sigue siendo muy amplio y diverso:
1. Navegación vehicular y peatonal, bastantes automóviles lo incorporan en la actualidad, siendo de especial utilidad para encontrar direcciones o indicar la situación a la grúa.
2. Teléfonos móviles.
3. Deporte, acampada y ocio.
4. Para localización de enfermos, discapacitados y menores.
5. Se utiliza para rastreo y recuperación de vehículos.
6. Navegación Deportiva.
7. Deportes Aéreos: Parapente, Ala delta, Planeadores, etc.
8. Existe quien dibuja usando tracks o juega utilizando el movimiento como cursor (común en los gps garmin).
GPS EN TELEFONO
5.- USOS EN EL PERU
Entre los principales tenemos los siguientes:
- Geográfico (planificación del territorio físico, tanto urbano como rural, mapas, teledetección, geomatica, etc.)
- Arquitectura (trazado de límites, normativas)
- Geodesia (estudio de deformaciones tectónicas, actividad magnética de volcanes activos)
- Salud (ubicación de lugares o elementos, en la distribución espacial de personas u ocurrencia de zonas de riesgo)
- Transporte (planificación y estudio de transporte y carreteras y otros)
- Comunicaciones (celular, radial, posición de personas, seguridad en minas, etc.)
6.- DESVENTAJAS EN SU USO.
Teniendo en cuenta que la concepción inicial de este sistema era hacer un uso militar del mismo, debemos señalar que los receptores que podemos encontrar en el mercado son para uso civil, y que éstos quedan sujetos a una degradación de precisión que oscila de los 15 a los 100 metros RMS o 2DRMS en función de las circunstancias geoestratégicas del momento, según la interpretación del Departamento de Defensa de los EE.UU., que es quien gestiona y proporciona este servicio. Esta degradación queda regulada por el Programa de Disponibilidad Selectiva del Departamento de Defensa de los EE.UU. o SA (Selective Availability) y, como hemos indicado antes, introduce un error en la transmisión de la posición para los receptores de uso civil. Esto es, naturalmente, para mantener una ventaja estratégica durante las operaciones militares que lo requieran.
De todo esto se deduce que, habitualmente, los receptores GPS tienen un error nominal en el cálculo de la posición de aprox. 15m. RMS que puede aumentar hasta los 100 m. RMS cuando el Gobierno de los EE.UU. lo estime oportuno. Esto no es ningún problema, puesto que nuestra posición siempre mantiene un error de valor casi constante, y en cuanto a la orientación, no nos supone ninguna pérdida de fiabilidad, puesto que es un error de dimensiones muy reducidas que, incluso en las condiciones más extremas de falta de visibilidad, nunca excederá nuestro campo visual. Normalmente, cuando el error en la posición aumenta de los 15m., sólo lo hace de forma temporal, y responde a operaciones de tipo militar o estratégico que coinciden con nuestro uso del receptor.
Si la utilización que vamos a dar a nuestro receptor GPS requiere más precisión aún, como trabajos topográficos, levantamientos cartográficos, carreras de orientación, situación de balizas, etc., casi todas las firmas disponen de antenas opcionales con dispositivos DGPS para algunos de sus receptores que corrigen mediante cálculo diferencial este error, disminuyéndolo hasta un margen de 1 a 3 metros RMS.
Si hacemos referencia a las características técnicas y de modelo hay varias desventajas, en primera instancia es el precio y después depende del uso que se le este dando o sea utilizado y al modelo, habrá diferentes desventajas. El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) se ha hecho imprescindible en la vida diaria, pero un informe del Gobierno de Estados Unidos alerta de que podría fallar en el 2010 por falta de fondos. El Ejército del Aire estadounidense, responsable de la gestión de la red de satélites que hacen posible el Sistema de Posicionamiento Global, ha descuidado sus tareas, asegura un reciente estudio de la Oficina de Responsabilidad Gubernamental.
El informe fue recogido por la prensa estadounidense y advierte al Congreso de EE.UU. que son necesarios unos US$ 2.000 millones para actualizar la red de satélites si quiere evitarse que empiecen a fallar.
“Cuando los viejos satélites empiecen a registrar fallas en el 2010, existe una alta probabilidad de que la red caiga por debajo del número de satélites requeridos para proveer la cantidad de servicio al que el Gobierno de Estados Unidos se ha comprometido”, dice el estudio.
La Oficina de Responsabilidad Gubernamental acusa al Ejército de haber fracasado en su tarea de construir satélites para el sistema ajustándose al presupuesto y en los períodos requeridos.
Aunque teóricamente el sistema podría seguir funcionando con menos de 24 satélites operativos, los expertos creen que su precisión se reduciría notablemente.
Para el usuario final, como usted, supondría no obtener resultados tan exactos cuando buscamos una calle o el restaurante más cercano en Google Maps para iPhone, pero para la aviación comercial o el Ejército las consecuencias de una mínima imprecisión son enormes.
“Ellos operan con un margen de precisión del 99,9%. Si cae por debajo del 95%, no se sienten cómodos”, una eventual falta de precisión del GPS beneficiaría al sistema europeo Galileo, desarrollado por la Unión Europea y la Agencia Espacial Europea. Debería estar operativo en el 2011.
Cuando empiece a funcionar, Galileo tendrá un margen de error de solo de 4 metros en horizontal y menos de 8 metros en vertical, prácticamente la décima parte del GPS. Esta iniciativa nació para evitar una excesiva dependencia del sistema estadounidense, especialmente en el caso de que se produjeran fallas como las advertidas.
6.- CONCLUSIÓN.
En síntesis, podemos decir que la tecnología pone a nuestra disposición un sistema para situarnos en la Tierra realmente sofisticado, pero enormemente útil si sabemos utilizarlo. Aunque nos pasa desapercibido, gracias a avances como este podemos desplazarnos de una punta del globo a otra de la forma en la que lo hacemos a finales del siglo XX, puesto que cuando, por ejemplo, tomamos un avión estamos haciendo uso de ello sin darnos cuenta.
Por otro lado, saber exactamente dónde nos encontramos, es algo que en muchas ocasiones nos es realmente necesario cuando practicamos cualquier tipo de actividad al aire libre. ¿Quién no ha pasado más o menos temor, practicando actividades a cualquier nivel, cuando en un territorio poco conocido no sabe si está acercándose o alejándose del punto que busca? En estas ocasiones, disponer de un sistema que nos proporciona nuestra posición exacta, tiene un valor incalculable.
Supongamos que ocurre si una embarcación sigue un rumbo con un error de un segundo (1/3600 grados), sin corregir ese rumbo durante varios días, puede ser que cuando busque el punto que espera encontrar en la costa, simplemente no lo encuentre, puesto que se habrá alejado cientos de kilómetros de él, pues bien disponemos de un sistema con la misma exactitud para navegar pero con menos funciones gráficas.
Todo esto lo podemos sintetizar diciendo que un receptor GPS nos proporciona, para la navegación terrestre, muchas más prestaciones de las que podemos necesitar para orientarnos. Los seguimientos de desvío de rumbos, los seguimientos de rutas, brújulas electrónicas, etc., son funciones que podemos encontrar en nuestros "pequeños" GPS's.
Para aquellos que necesiten un GPS para situar puntos más que para orientarse o navegar, como cartógrafos, geógrafos, topógrafos, geólogos, etc., deberán valorar qué tipo de trabajo de campo van a desarrollar, de tal forma que puedan deducir si necesitan más o menos funciones de navegación, o más o menos capacidad de almacenamiento de puntos, y decidir cuáles son sus necesidades y prioridades para utilizar estos dispositivos.
También es interesante destacar, la gran utilidad de estos dispositivos para cuestiones de seguridad, pensemos en la cantidad de pérdida de vidas y de situaciones traumáticas que se podrían evitar, si en cualquier tipo de actividad al aire libre en la que las cosas se han complicado y se requiere la actuación de un equipo de rescate, se les pudiera facilitar la posición exacta en la que se encuentra un accidentado. Probablemente, nos parezca un tanto sofisticado y poco ortodoxo, hoy en dia la tecnología avanza haciendo un mundo mas seguro que podamos recorrer.
7.- VIDEO RELACIONADO
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