GPS
El GPS (Global Positioning
System), es un sistema de posicionamiento global controlado por el Departamento
de Defensa de los Estados Unidos. Su objeto inicial no solo fue proporcionar un
medio de establecer la situación en cualquier punto del Globo, durante las 24
horas del día, sino también reducir la vulnerabilidad que, en caso de
conflicto, tenían las estaciones de radionavegación terrestre.
El sistema GPS ofrece de manera
casi instantánea la situación tridimensional (horizontal y vertical), lo cual
significa que también es útil para los aviones. Aun cuando el sistema GPS fue
originalmente desarrollado para fines militares, el gobierno de los Estados
Unidos autorizo, en 1978, su uso a los civiles, si bien las señales accesibles
para los no militares eran sometidas a una deformación para suprimir el grado
de precisión. Así, mientras los militares alcanzaban precisiones del orden de 5
a 10 metros en la situación, para los civiles dicha precisión era de unos 100
metros, en el 95% de los casos, y con la posibilidad de que fuera incluso menor
en aquellos casos que el Departamento de Defensa americano lo juzgara
necesario.
Desde mayo de 2000, el entonces
presidente de los EEUU Bill Clinton, suprimió la degradación aplicada a los
civiles, con lo que ahora estos logran precisiones de unos 15 a 20 metros en el
95% de los casos. Sin embargo los EEUU siguen reservándose la opción de volver
a degradar la posición, e incluso dejar el sistema fuera de acceso, en caso de
fuerza mayor, a quienes no estén autorizados.
COMPONENTES DEL SISTEMA
El sistema está formado por un
grupo de 24 satélites que giran en orbitas de unos 20.000 km de altura, y
efectúan una circunvalación a la tierra cada 12 horas. De los 24 satélites, hay
21 activos y 3 en reserva. La distribución de los satélites alrededor de la
Tierra hace que cualquier usuario tenga acceso a una media de 8 de ellos, y de,
por lo menos 4 en el 99.9% de los casos, cada uno de los cuales emite
constantemente su posición y la hora de sus relojes atómicos.
Pero los satélites no son más que
una parte de todo el sistema, pues se requiere una serie de centros, repartidos
por la superficie terrestre para controlarlos. Actualmente existen cinco
centros de control, incluido uno principal que actúa de coordinador. Su misión
es asegurar el correcto funcionamiento del sistema, aplicar las correcciones
pertinentes y enviar mensajes a los usuarios en caso de que existan
irregularidades.
El componente final del sistema
es el receptor del usuario, el cuan integra un microprocesador capaz de
interpretar las señales recibidas de los satélites y calcular la distancia a
que se halla de cada uno de ellos, en función del desfase de tiempo existente
entre los relojes del satélite y el suyo propio. Gracias a estos valores puede determinar
su actual situación real y también proporcionar otros datos de navegación extraídos
de las sucesivas situaciones.
Para conocer la latitud y
longitud, el receptor del usuario precisa las señales de tres satélites; en
caso de querer conocer también la altura, requerirá cuatro satélites. Dichas
señales se emiten por diferentes frecuencias: 1575,42 MHz y 1227, MHz, de las
cuales únicamente la primera es accesible a todo el mundo; es la denominada SPS
(Standard Positioning System). La segunda frecuencia incorpora el PPS (Precise
Positioning System) y es de uso exclusivo para los militares.
Los receptores que existen en el
mercado, autorizados a los civiles trabajan solo a 1575,42 KHz, pero aun así el
gobierno americano prohíbe la fabricación, venta y uso de cualquier receptor GPS
que sea capaz de funcionar a más de 18.000 metros de altura y a velocidades por
encima de los 1700 Kilómetros por hora.
RECEPTORES
Un receptor GPS debe llevar a
cabo una serie de complejas funciones con suma rapidez. En primer lugar debe
determinar cuáles son los satélites más idóneos, una vez elegidos, ha de recopilar
la información emitida por dichos satélites, en la que indica la posición
exacta de cada uno de ellos, luego ha de medir la distancia, en función de la
diferencia de tiempos de emisión y recepción, y por ultimo debe aplica una
serie de ecuaciones para calcular la posición donde se encuentra el receptor.
Para captar y procesar dichas
señales se emplean básicamente dos tipos de receptores:
Secuenciales o multiplexados:
receptores de uno o dos canales que van recibiendo informaciones de diversos
satélites, de modo que un microprocesador va sintonizando secuencialmente un
satélite tras otro, lo cual les hace
perder sensibilidad en lugares de difícil recepción.
Canales paralelos o multicanales:
receptores que disponen de varios canales que se mantienen constantemente en
comunicación con los satélites.
En modo alguno la cantidad de
canales es determinante del número de satélites que puede captar un receptor.
Con cinco canales pueden sintonizarse cuatro satélites de manera permanente
mientras el quinto canal va buscando si el otro satélite ofrece una mejor
calidad de señal a fin de sustituirlo por el peor de los sintonizados.
Normalmente hay receptores de hasta 12 canales en cuyo caso existe permanente
contacto con todos los satélites visibles.
FUNCIONES DEL RECEPTOR
Situación
La función principal del receptor
es indicar la situación, pero varia el modo de presentarla y también el grado
de precisión. En los catálogos de GPS muchos fabricantes indican precisiones
del orden de 15 a 20 metros. Esta es realmente la precisión que aparecen en
pantalla, puesto que la situación suele ofrecerse en grados, minutos y
centésimas de minuto, en el caso de los meridianos o el ecuador, una centésima
equivale a 18,52 metros.
Waypoints y rutas
Los waypoints son esenciales para
muchas funciones de navegación. Cada waypoint constituye un punto de un
recorrido y con una serie de ellos puede establecerse una ruta. Gracias a los
waypoints el receptor puede determinar el rumbo a seguir, la distancia y el
tiempo a velocidad media. Para cumplir su misión cada waypoint debe ser
memorizado introduciendo sus coordenadas (longitud y latitud).
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