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El GPS constituye un sistema de navegación por satelite. Este sistema fue desarrollado, financiado y continua siendo controlado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica (DOD-US). A pesar de que hoy en dia existen millones de usuarios GPS civiles en todo el mundo, el propósito original lo destinaba a aplicaciones militares. El sistema de GPS funciona en base a señales codificadas enviadas por satélites las cuales son captadas, integradas y analizadas por los receptores portatiles, los cuales proporcionan al usuario su azimut, velocidad de desplazamiento y tiempo. El sistema GPS emplea una constelación de 24 satelites, los cuales realizan una orbita terrestre cada 12 horas y cubre casi excatamente la misma trayectoria terrestre cada 24 horas (cada pasada por un determinado punto se adelanta 4 minutos cada dia). Los satélites GPS se encuentran localizados en 6 planos orbitales (cuatro satelites asignados a cada plano). Cada plano orbital se encuentra separado de los otros por 60º de arco e inclinado 55º de arco respecto al plano ecuatorial. Esta configuración de cobertura pone a disposición del usuario entre 5 y 8 satelites diferentes en cualquier momento.
El sistema de GPS dio inicio con el satélite NAVSTAR1 el cual fue 100% operativo a partir de 1994. El sistema GPS funciona las 24 horas, los 365 días del año y no es necesario pagar cuota alguna por su uso. Algunas características solamente están disponibles en los EEUUAA y los satelites pueden recibir ordenes de dar lecturas falsas o desplazadas con el fin de evitar el empleo exitoso del sistema por adversarios durante los conflictos bélicos en los cuales se ven involucrados los EEUUAA.
La función principal del GPS es la de auxiliar la navegación tridimensional de aeronaves, embarcaciones, vehiculos terrestres e individuos. De manera secundaria, el sistema GPS permite obtener de manera precisa y sencilla el posicionamiento exacto de puntos de referencia, cualidad que es aprovechada (entre otros) por geologos, arquitéctos e ingenieros civiles. Finalmente, el sistema GPS también permite sincronizar cronómetros con una precisión, característica que es empleada de manera rutinaria por astrónomos, ingenieros de telecomunicaciones, laboratoristas, etc. Las señales de GPS pueden viajar a través de nubes, cristal y plástico pero no a través del cuerpo, cubiertas de árboles, edificios o montañas. Por tal motivo, es importante contar con una vista del cielo lo más clara posible para poder utilizar adecuadamente el receptor de GPS. Es conveniente también, contar con horizontes despejados para que la unidad de GPS pueda tener acceso a la señal de un mayor número de satélites en el cielo. Esto hace que en ocasiones, las unidades de GPS no puedan ser utilizadas en cañones muy cerrados. Se requieren las señales de al menos 3 satélites para establecer la ubicación del receptor en 2D y de 4 satélites para establecer la ubicación en 3D. El sistema GPS está compuesto por 3 segmentos: SEGMENTO ESPACIAL
Conjunto de 24 satélites que circundan la tierra cada 12 horas y que se encuentran orbitando a 12,000 millas del nivel medio del mar. Dichos satélites, transmiten señales muy débiles de GPS en un rango de frecuencia de 1575.42MHz (UHF) y a 50 W de potencia. SEGMENTO DE CONTROL
Consiste de 4 estaciones automáticas y una maestra que se encargan de monitorear el sistema en su conjunto así como de generar señales de correción cuando es necesario.
La estación de control principal se encuentra en la Base de la Fuerza Aérea Norteamericana llamada Schriever (antes llamda Falcon) en Colorado Springs (también la sede de los programas NORAD y StarWars). SEGMENTO DEL USUARIO
Las señales emitidas por el satélite de GPS, son captadas por un receptor que determina la distancia del receptor al satélite y mediante triangulación calcula la posición exacta del mismo con respecto a los satélites y por ende, con respecto a la superficie de la tierra.
El sistema “normal” empleado por la gran mayoría de los usuarios del GPS es denominado “Sistema de Posicionamiento Global Estandard” o SGPS por sus siglas en inglés (Standard Global Positioning System). La precisión del SGPS solia ser degradada de manera intencional por el Departamento de Defensa de Norteamerica con el fin de brindarle una ventaja a sus tropas durante conflictos bélicos (proceso llamado Disponibilidad Selectiva). El 2 de Mayo del 2000 a las 0405 (UTC) horas, todos los satélites GPS dejaron de introducir el error inencional de la disponibilidad selectiva.
Disminución de las fluctuaciones por error de las lecturas GPS después de que el Departamento de Defensa de ls EEUUAA dio por terminado el empleo de la disponibilidad selectiva. La precisión del SGPS (estimación de dos desviaciones estandard de error radial a partir del centro de la antena del receptor, cifras de 1999) es de 100 metros (varianza horizontal), 156 metros (varianza vertical) y de 340 nanosegundos (varianza temporal). No obstante, la grán mayoría de los nuevos receptores de SGPS incorporan un microprocesador capaz de corregir las mediciones y aportar una mayor resolución espacial. Algunas listas de especificaciones de receptores SGPS comerciales emplean de manera engañosa los parametros RMS (Root-Mean Square) y CEP (Circular Error Probable) para describir la precisión del aprato, lo cual los hace aparentar más precisos que otros aparatos fabricados por compañias más responsables. Nuevas modalidades de receptores GPS emplean una torre con posición fija y conocida para incrementar la precisión de la lectura DGPS y SDGPS.
Dichos sistemas, monitorean las señales de los satélites y calculan el error con respecto a posiciones conocidas con lo que se generan mensajes de corrección que permiten compactar los trazos de varianza (vease arriba).
La
precisión de la lectura aportada por un aparato de GPS se ve
afectada por los siguientes fenómenos: No obstante los EEUUAA han desarrollado un sistema mucho más preciso de GPS llamado PPS (Precise Positioning Service) al cual unicamente tienen accesso poco usuarios autorizados (con el equipo correcto y las claves criptográficas correctas). Hoy en día el empleo del PPS se encuentra restringido a fuerzas militares estaunidenses y aliadas, algunas agencias de gobierno de los EEUUAA y a un pequeño número de usuarios civiles especificamente aprovados por el gobierno de los EEUUAA. Este sistema les brinda a los usuarios una precisión teórica de 22 metros (varianza horizontal), 27.7 metros (varianza vertical) y 200 nanosegundos (varianza temporal).
Existen 3 tipos de unidades de GPS con respecto al manejo de mapas que proporcionan: 1.
Non-Mapping: No manejan mapas y solamente muestran
puntos cargados en la unidad.
Actualmente, en el mercado existe una gran variedad de opciones de receptores GPS que se adaptan a las necesidades de cada usuario.
La
grán pregunta = ¿Cual es el mejor GPS para mi? Puntos
a considerar:
El costo de los receptores GPS varia de acuerdo a las capacidades que posee. Los receptores de SGPS civiles pequeños usualmente cuestan menos de $2000 pesos (moneda nacional) y aparatos de seguunda mano se pueden obtener por menos de $2000 pesos m.n. en subastas de internet. En estos mismo sitios se pueden encontrar aparatos GPS topográficos por debajo de los $7000 pesos m.n. y aparatos de GPS con mapas electrónicos de las principales ciudades de méxico por menos de $10,000 pesos m.n.. Los receptores de mayor categoría (aquellos capaces de almacenar datos para procesamiento ulterior) cuestan más, entre $20,000 y $50,000 pesos m.n.. Los receptores capaces de ser empleados como aparatos de referencia para DGPS (con microprocesadores y enlaces de radio para enlaces correccionales) cuestan entre $40,000 y $50,000 pesos m.n.. En resumen los costos de receptores GPS se pueden categorizar de la siguiente manera:
El
sistema de proyección o GRID se refiere al método utilizado
para generar la cuadrícula utilizada para proyectar la superficie
esférica de la tierra sobre un mapa plano. Latitud/Longitud: Utilizado desde tiempos antiguos para determinar la posición de las embarcaciones en alta mar. UTM (Universal Transverse Mercator): Sistema adoptado por la National Imagery and Mapping Agency (NIMA) en los U.S. para efectos militares. TODOS los receptores GPS modernos tienen la habilidad de mostrar la posición en ambos formatos. El sistema de Latitud/Longitud o Paralelo/Meridiano divide la tierra en 360° alrededor del ecuador y sobre los polos. La posición de un punto determinado se presenta en el formato: GG°MM’SS.SSSS’’ N,S,E o W.
Un gran inconveniente de este sistema, es que los cuadros de proyección tienen distancias diferentes y es difícil hacer cálculos sobre los mismos. El sistema Universal Traverse Mercator (UTM), en cambio, divide la superficie de la tierra en una cuadrícula de 1000m por lado con lo que se simplifica grandemente establecer una posición determinada así como hacer cálculos sobre la misma.
Con el efecto de mantener los códigos de posición lo mas compactos posible, se diseñó un sistema de zonas que divide a todo el mundo y dicho número antecede a las coordenadas UTM de un punto en particular.
Lectura de Coordenadas UTM de un punto sobre el mapa
El datum establece el tamaño y forma de la tierra así como el sistema de coordenadas utilizado para medirlo. Al utilizar un mapa en conjunto con el GPS, es importante asegurarse que ambos estén utilizando el mismo datum. En el caso de México, muchos mapas utilizan NAD27 aunque la nueva legislación establece ITRF92 como el datum default para mapas mexicanos (equivalente a WGS84).
FUNCIONES BASICAS DE RECEPTORES GPS
Obviamente, cada modelo de GPS viene armado con un arsenal propio de características y funciones propias de acuerdo a las necesidades de cada mercado o nicho en particular. A nosotros, nos ocupan las que se encuentran relacionadas a las actividades de navegación terrestre en campo abierto.
WAYPOINT
Un tracklog es un registro de los lugares por donde hemos pasado desde que se activó el Log. Puede combinarse con waypoints para crear un registro de un recorrido particular. RUTAS Una ruta es la proyección de un trayecto planeado para ser cargado y posteriormente seguido por medio del GPS. Típicamente consisten de enlaces entre waypoints previamente definidos y sirven para dar una idea del recorrido total y la distancia. Su precisión está determinada principalmente por el número de waypoints involucrados.
Descripción
detallada del Sistema de Posicionamiento Global con atención
especial a las características electromagnéticas, físicas,
matemáticas e informáticas implicadas en el envio, recepción
e integración de lass señales satelitales.
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