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Funcionamiento del GPS

¿Qué es GPS?

GPS (Global Positioning System) es un sistema de navegación basado en satélite y formado por una red de 24 satélites puestos en órbita por el departamento de defensa de los estados unidos. Quién no conoce a alguien que tiene en su coche un navegador GPS o lo utiliza de alguna manera para facilitar sus tareas diarias. El sistema GPS fue pensado inicialmente para aplicaciones militares, pero en los años 80, el gobierno hizo que estuviera disponible para uso civil. GPS funciona las 24 horas del día, en cualquier parte del mundo, y en cualquier condición meteorológica.

¿Cómo funciona GPS?

Los satélites GPS dan la vuelta a la tierra dos veces al día en una órbita muy precisa, y al mismo tiempo transmite señales de información al planeta. Los receptores GPS cogen esta información y calculan la localización exacta del usuario. En esencia, este receptor GPS compara el tiempo que una señal ha sido transmitida por un satélite con el tiempo que ha sido recibida. La diferencia en el tiempo le dice al receptor a cuanta distancia está el satélite. Midiendo algunas distancias más de otros satélites, el receptor puede determinar la posición del usuario y mostrarlo en una unidad de mapa electrónico.


Un receptor GPS tiene que comunicar con al menos 3 satélites para calcular una posición en dos dimensiones, que serían latitud y longitud, también el movimiento. A partir de cuatro satélites, el receptor puede determinar la posición en 3 dimensiones que serían, latitud, longitud y altitud. Una vez que se establece donde se encuentra el usuario, la unidad GPS puede calcular otra información, como velocidad, trazas, distancias, distancia a destinos, horarios, etc.

¿Cómo de preciso es GPS?

Hoy en día, los receptores GPS son muy precisos, gracias a su diseño paralelo multi-canal. Ciertos factores atmosféricos y otras fuentes de error, pueden afectar la precisión del sistema GPS, dependiendo del receptor. Esta precisión puede variar entre 2 y 15 metros aunque existen sistemas de corrección que pueden corregir estas medidas. Una persona manejando un navegador GPS puede confiar enteramente en la información que está recibiendo.

navegador GPS

El sistema de satélites GPS

Los 24 satélites que forman la red GPS, orbitan a unos 20.000 kilómetros por encima de nosotros y están en constate movimiento, realizando dos órbitas en menos de 24 horas. Estos satélites viajan a una velocidad de unos 11.000 Kilómetros por hora. Los satélites GPS se alimentan por energía solar, aunque disponen de baterías en caso de que ocurra cualquier inconveniente inesperado. Unos pequeños cohetes adheridos al satélite los mantienen volando en el camino correcto.

Algunos datos interesantes sobre estos satélites son:

  • El primer satélite GPS fue lanzado en 1978.
  • Cada satélite es construido para que dure unos 10 años. Se están continuamente reemplazando y lanzando dispositivos en órbita.
  • Un satélite GPS pesa unos 900 Kilos y mide 5 metros con los paneles solares extendidos.
  • Los 24 satélites estuvieron todos en órbita en 1994.

¿Qué es exactamente la señal que utiliza?

Los satélites GPS transmiten 2 señales llamadas L1 y L2. Los usuarios la frecuencia L1 de 1575 MHz en la banda UHF. La señal puede pasar por nubes, cristales o plásticos pero no podrá por objetos más sólidos como edificios o montañas.

Una señal GPS contiene tres bits de información diferentes – un código pseudorandum, efemérides y almanac. El código pseudorandum es simplemente un identificador para saber cual satélite está transmitiendo información. Efemérides le dice al receptor GPS donde debería estar cada satélite a cualquier hora durante el día. Cada satélite transmite este tipo de señal señalando su información de órbita y las órbitas de los otros satélites. Los datos almanac contienen importante información sobre el estado del satélite, fecha y hora. Es esencial para determinar una posición.

Fuentes de posibles problemas para señales GPS

A continuación mostramos algunos motivos para la  posible degradación  de la señal GPS, y la perdida de precisión:

1 – Retrasos en la Ionosfera y la Troposfera. La señal del satélite se ralentiza según pasa por la atmósfera. El sistema lleva integrado un dispositivo para intentar corregir parcialmente este problema.

2 – Señal reflectada. Esto ocurre cuando una señal GPS se refleja en objetos como pueden ser edificios u obstáculos naturales antes de llegar al receptor. Esto incrementa el tiempo de viaje de la señal, causando errores.

3 - Errores de reloj en el receptor. Los relojes que llevan los receptores no son tan precisos como los que llevan los satélites GPS. Por ello, puede haber errores de tiempo.

4 – Errores de órbita. También conocidos como errores de efemérides, y pueden ocasionar fallos en la localización del satélite.

5 – Número visible de satélites. Cuantos más satélites puede ver el receptor, más preciso será. Edificios, interferencias electrónicas, geografía, y otros obstáculos, pueden causar errores de posición.

6 – Geometría de los satélites. Se refiere a la posición relativa de los satélites en un momento dado. La geometría ideal de los satélites, es cuando están localizados en ángulos amplios uno de otros. Una geometría poco conveniente, es cuando los satélites están en línea o agrupados entre si.

 

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