GPS

1. CONCEPTO:

El GPS es un sistema de posicionamiento por satélites desarrollado por el Departamento de la Defensa de los E.U., diseñado para apoyar los requerimientos de navegación y posicionamiento precisos con fines militares. En la actualidad es una herramienta importante para aplicaciones de navegación, posicionamientos de puntos en tierra, mar y aire. 

El GPS está integrado por tres segmentos o componentes de un sistema, que a continuación se describen:

a) Segmento espacial:
La constelación óptima consiste en 21 satélites operativos con 3 de "repuesto". A partir de julio de 2006, había 29 satélites operacionales de la constelación. 
Señales GPS
Los satélites del GPS transmiten dos señales de radio de baja potencia, llamadas "L1" y "L2". Cada señal GPS contiene tres componentes de información: un código pseudoaleatorio, los datos de efemérides de satélite y datos de almanaque. El código pseudoaleatorio identifica al satélite que transmite su señal. Los datos de efemérides de satélite proporcionan información sobre la ubicación del satélite en cualquier momento. El almanaque contiene información sobre el estado del satélite y la fecha y hora actuales. Para cada satélite, el tiempo es controlado por los relojes atómicos a bordo que son cruciales para conocer su posición exacta. 
Determinación de Posiciones del GPS
Las posiciones se obtienen mediante la determinación de las distancias a los satélites visibles. Este proceso se conoce como "trilateración". El momento de la transmisión de la señal en el satélite se compara con el momento de la recepción en el receptor. La diferencia de estos dos tiempos nos dice cuánto tiempo tomó para que la señal viajara desde el satélite al receptor. Si se multiplica el tiempo de viaje por la velocidad de la luz, podemos obtener el rango, o de distancia, con el satélite. La repetición del proceso desde tres satélites permite determinar una posición de dos dimensiones en la Tierra (es decir, la longitud y latitud). Un cuarto satélite es necesario para determinar la tercera dimensión, es decir la altura. Cuantos más satélites son visibles, más precisa es la posición del punto a determinar. Las órbitas de los satélites GPS están inclinadas respecto al ecuador de la Tierra en alrededor de 55°. La distribución espacial de la constelación de satélites permite al usuario disponer de 5 a 8 satélites visibles en cualquier momento. El sistema está diseñado para asegurar que al menos cuatro satélites estarán visibles con una recepción configurada de la señal de 15 ° sobre el horizonte en un momento dado, en cualquier parte del mundo. 
Aunque el GPS puede dar posiciones muy precisas, aún hay fuentes de error. Estos incluyen los errores del reloj, los retrasos atmosféricos, sin saber exactamente dónde están los satélites en sus órbitas, las señales que se refleja de los objetos en la superficie de la Tierra, e incluso la degradación intencionada de la señal del satélite. 
b) Segmento de control:
Las estaciones se ubican estratégicamente cercanas al plano ecuatorial y en todas se cuenta con receptores con relojes de muy alta precisión.
c) Segmento usuario: Los satélite son en 6 órbitas circulares, por 20184 km de altitud, lo que les permite efectuar una órbita en 12 horas.

2. CARACTERÍSTICAS:

El sistemo GPS está constituida por 24 satélites y utiliza la triangulación para determinar en todo del globo la posición con un precisión de mas o menos metros.

• Los satélite son en 6 órbitas circulares, por 20184 km de altitud, lo que les permite efectuar una órbita en 12 horas.

• La posición de cada satélite se conoce con una precisión de menos de un metro.

• Al suelo, estaciones de control siguen los satélites, efectúan correcciones de órbita periódicamente.

• Los receptores GPS recogen las señales de los satélites y calculan de ellos mismos la posición a partir de los datos recibidos de los satélites: el GPS calcula la posición por triangulación los satélites emiten una misma señal sincrónica (al mismo tiempo), se reciben desplazados por el receptor GPS. la precisión de la sincronización de emisión y la precisión del cálculo del desfase por los receptores determinan directamente la precisión sobre un cálculo de la posición .

• Los satélite disponen de reloj atómico para para tener la hora exacta. Emiten sobre las frecuencias de microondas de 1575.42 Mhz y 1227.60 Mhz

• El efecto Doppler permite medir el desplazamiento del receptor (velocidad y dirección) 

3. Usos de los GPS:

Funcionamiento de los GPS

• Triangulación

• Distancias

• Tiempo

• Posición 

• Corrección

• Mayor velocidad a la hora de calcular distancias

• Mayor cobertura

¿Qué usos pueden tener los GPS?

• Agricultura: En este campo, el uso de los GPS, conjunto a la información de la geografía del país, ha provocado el desarrollo y aplicación de una agricultura con una mayor precisión y localización. Este tipo de tecnología permiten usar datos obtenidos en tiempo real, y analizar los datos, para ver el rendimiento. Las aplicaciones que tiene este tipo de tecnología ha tenido su repercusión en la planificación de cultivos, mapas topográficos, suelos, tractores, forma de explotación de los cultivos e incluso en los mapas de rendimiento. No olvidemos que los GPS van a provocar que los agricultores ahora sean capaces de trabajar en condiciones de baja visibilidad en campos.

• Aviación: Los pilotos en la actualidad utilizan la tecnología GPS de una forma bastante frecuente con varios motivos: Tener más seguridad, la eficacia en los vuelos.

• Carreteras y autopistas: Los GPS que se utilizan en automóviles, vehículos etc, es uno de los usos más comunes que tienen los GPS en la actualidad.  La precisión y disponibilidad de esta información hace que exista una mayor eficiencia y seguridad de los vehículos en: Autopistas, calles, transporte público

• Cronometría: Los sistemas de posicionamiento global (GPS), proporcionan datos de longitud, latitud y altitud. Pero aparte de esto, también proporciona otro dato que es la cronometría. Ya que cada unidad de GPS, tiene multitud de relojes que contienen información muy precisa sobre horarios. ¿Qué va a suponer esto para los usuarios? Permite la posibilidad de saber la hora con una posibilidad de error tan mínima como la cien mil millonésima parte del segundo, y por otra parte, sin necesidad de adquirir otros costosos relojes..

• Espacio: Entre la multitud de avances que proporcionan los gps a este campo, podemos destacar: Mejores soluciones para la navegación, ya que los propios GPS van a proporcionaron las órbitas y recorridos con una precisión muy cercana a la real. Y por otro lado, se puede obtener este tipo de información con el mínimo de personal trabajando desde la tierra. Mejores soluciones a la orientación: La tecnología GPS va a incluir sensores de orientación, este tipo de tecnología es de bajo coste, y a la vez con algoritmos especiales.

• Medio ambiente: Gracias a la ayuda que proporciona tecnología como la de los gps, se pueden llevar a cabo numerosos estudios de las zonas más frondosas tanto de flora como de fauna, y crear sistemas compatibles con ello. También permite identificar tanto imágenes como espacios con las coordenadas exactas de los GPS, esto por otro lado, va a permitir analizar los resultados de los esfuerzos que se realizan para conservar y mejorar este tipo de espacios “verdes“.

• Navegación marítima: La llegada a este campo de los GPS, definitivamente ha transformado la forma en que la pesca y navegación funcionaban. ¿Cuál es el ejemplo más claro en este caso? Un caso muy claro, son las operaciones marítimas de búsqueda y rescate. Actualmente la tecnología GPS es la que proporciona el método más rápido y a la vez más preciso y aporta varios beneficios como: Permite a los marineros navegar, permite también medir la velocidad a la que van, permite determinar la posición exacta con una mayor seguridad, eficacia y eficiencia.

• Recreación: La tecnología de los GPS, ha supuesto un gran avance y ayuda para las personas que les gustan las actividades recreativas al aire libre. Ya que este tipo de tecnología determina las posiciones de forma muy precisa. Al mismo tiempo, que los GPS  han ido implementando su alcance, y han provocado que sean cada vez más las actividades que se pueden hacer al aire libre, sin ningún tipo de riesgo. Los usos más comunes son hacia actividades como el senderismo o la pesca, haciendo que personas que les guste disfrutar estas actividades, no se pierdan.

• Seguridad pública y socorro: en este campo los GPS han tenido un papel muy significativo. Teniendo diferencias muy importantes en casos como el del Tsunami del 2004, o los Huracanes Katrina y Rita. ¿Cómo ha ayudado este tipo de dispositivos? Ha ayudado ya que los dispositivos que se dedicaban al rescate y búsqueda, utilizaron los GPS , y la tecnología de teledetección. ¿Con qué fin? Con el fin de hacer mapas de zonas concretas del desastre, y de esta forma, ayudar en operaciones de rescate.

• Topografía y cartografía: Cuando los datos de los GPS son recogidos por profesionales del sector, este les proporciona tanto datos cartográficos como topográficos, y además, con una precisión muy exacta a la real. ¿Por qué se recogen los datos usando la tecnología GPS? Se hace así debido a la rapidez y inmediatez de los datos. Por otro lado, este tipo de tecnología permite reducir costes, ya que se reduce tanto la cantidad de equipos, como de mano de obra. Si comparamos la rapidez del trabajo, podemos decir que un solo topógrafo actualmente puede hacer el trabajo de antiguamente varias semanas, en un solo día.

• Vías ferreas: el sistema ferroviario actual, utiliza los GPS ¿ Por qué? Se utiliza la tecnología GPS para seguir el desplazamiento real de los vagones y locomotoras. La tecnología Gps en este caso se va a combinar con otro tipo de tecnología como ordenadores, sistemas de comunicación… Con el fin de incrementar la seguridad, eficacia y a la vez protección de las operaciones. ¿Que tipo de consecuencias tiene toda esta tecnología? Se reducen accidentes, costes y no podemos olvidar de la reducción de tiempo, produciendo de esta forma, una satisfacción de los usuarios.