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agosto 26, 2014

Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

El sistema GPS es una red de posicionamiento por radio ubicada en el espacio que da a los usuarios con equipos apropiados, una exactitud en posición, velocidad y tiempo.

Los objetivos iniciales del desarrollo del Sistema de Posicionamiento Mundial, más conocido por su sigla en inglés GPS (Global Positioning System), fueron militares. El surgimiento de este sistema de gran utilidad mundial fue similar al de la actual Internet, creado e instalado a comienzos de los años 60 por el Departamento de Defensa, Transporte y la Agencia Espacial Norteamericana. Sin embargo, sus utilidades están hoy relacionadas con servicios que permiten mejorar la calidad de vida de las personas.


¿En que consiste un GPS?
El GPS consiste de 24 satélites en órbitas MEO a una altura de 20200 km con una inclinación orbital de 55°, están agrupados en grupos de 4 llamados constelaciones y cada una esta separada a 60° longitud.
Sistema de Posicionamiento Global GPS. Imagen tomada de cocupo.com

El periodo orbital es casi la mitad de un día sideral (11h58min) de tal manera que el mismo satélite aparece en la misma posición en el cielo dos veces cada día.

En todo momento un receptor GPS ubicado en cualquier parte del mundo puede recibir señal de hasta 4 satélites, gracias a la órbita donde se encuentra.

Cada satélite contiene un ordenador, un reloj atómico y una radio. Con el conocimiento de su propia órbita y el reloj, transmite continuamente su posición cambiante y la hora (una vez al día, cada satélite verifica su propio sentido del tiempo y posición con una estación en tierra, y realiza las pequeñas correcciones necesarias).

En tierra, cualquier receptor GPS contiene un ordenador que triangula su propia posición a partir de las indicaciones de 3 de los 4 satélites. El resultado se entrega en forma de una posición geográfica - longitud y latitud- con una margen de error de 100m para la mayoría de los receptores. Si se puede recibir señal de un cuarto satélite, el receptor/ordenador puede determinar la altitud así como, la posición geográfica.

Si estamos en movimiento, el receptor puede, incluso, calcular nuestra velocidad y dirección, y darnos tiempos estimados de llegada a destinos específicos.


Sistema de funcionamiento de GPS. Imagen tomada de www.nexgendesign.com

Receptores GPS
Cada satélite GPS transmite señales a equipos situados en tierra. Los receptores de GPS reciben señales de satélite, pero no las transmiten. Los receptores de GPS requieren una vista sin obstáculos del cielo, por lo que sólo se usan en exteriores, y su funcionamiento puede ser menos eficiente en zonas con vegetación densa o en las proximidades de edificios altos. Las operaciones de GPS dependen de una referencia de hora muy precisa que proporcionan los relojes atómicos. Cada satélite GPS lleva a bordo relojes atómicos.

Los receptores GPS detectan, decodifican y procesan las señales que reciben de los satélites para determinar el punto donde se encuentran situados y son de dos tipos: portátiles y fijos. Los portátiles pueden ser tan pequeños como algunos teléfonos celulares o móviles. Los fijos son los que se instalan en automóviles o coches, embarcaciones, aviones, trenes, submarinos o cualquier otro tipo de vehículo. GPS portátil. Se puede utilizar moviéndonos a pié o dentro del coche.

Imagen dispositivos GPS móviles y fijos.
Para que el receptor GPS realice todas esas operaciones sólo será necesario introducirle de antemano las coordenadas de los diferentes puntos de la ruta que se pretende seguir. Los receptores fijos que están dotados con esta posibilidad, así como algunos portátiles, permiten introducir en su memoria las coordenadas de diferentes puntos de interés. De esa forma se puede organizar el trazado completo de una ruta, la que una vez introducida en la memoria se podrá reutilizar otra vez en cualquier momento que se necesite. Así sólo será necesario indicarle al receptor GPS el trayecto que queremos recorrer y éste se encargará de guiarnos, mostrándonos las vías más idóneas, así como las distancias existentes entre un punto y otro a medida que nos desplazamos por la carretera.

GPS Diferencial
El GPS Diferencial introduce una mayor exactitud en el sistema. Ese tipo de receptor, además de recibir y procesar la información de los satélites, recibe y procesa, simultáneamente, otra información adicional procedente de una estación terrestre situada en un lugar cercano y reconocido por el receptor. Esta información complementaria permite corregir las inexactitudes que se puedan introducir en las señales que el receptor recibe de los satélites. En este caso, la estación terrestre transmite al receptor GPS los ajustes que son necesarios realizar en todo momento, éste los contrasta con su propia información y realiza las correcciones mostrando en su pantalla los datos correctos con una gran exactitud.

El único inconveniente del GPS Diferencial es que la señal que emite la estación terrestre cubre solamente un radio aproximado de unos 200 kilómetros. No obstante ese rango es más que suficiente para realizar una maniobra de aproximación y aterrizaje de un avión a un aeropuerto.

Existen también receptores GPS mucho más sofisticados que funcionan recibiendo múltiples señales de radiofrecuencia. En esos dispositivos el margen de error no sobrepasa los 25 centímetros.

Presta atención a este vídeo de Paula Castañeda que encontré en YouTube.com, en el que se explica de manera general el funcionamiento de los sistemas de posicionamiento global (GPS) y su uso en diferentes actividades de la vida cotidiana.




Fuentes:
Revista Saber Electrónica
www.tomtom.com
www.asifunciona.com

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