Principios del GPS

Principios del GPS

El Sistema de Posicionamiento Global GPS fue desarrollado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, con el propósito de simplificar la navegación precisa.
El sistema GPS de satélites NAVSTAR fue diseñado para reemplazar a todos los sistemas satelitales previos, empleados en navegación. Como lo fue el sistema NNSS de satélites TRANSFIT.
Los satélites se encuentran losuficientemente lejos como para evitar los problemas que encuentran los sistemas con base en la Tierra y usan tecnología de precisión para dar posiciones, con exactitud, a cualquier punto, las 24 horas del día.
Este Sistema consiste en 24 satélites distribuidos en seis planos orbitales. Además se contará con 3 satélites de repuesto los que se mantendrán en órbita a objeto de reemplazar a cualquieraque presente problemas operacionales.
Los satélites se mantienen en órbitas semicirculares, inclinadas en 55º, a una altitud de 20.000 Km. Y con un período aproximadamente de 12 horas. La órbita de los satélites permite que 4 de ellos son visibles para un observador en todo momento y desde cualquier punto del globo. El satélite operacional del sistema GPS tendrá una duración media de 6 años yestará proyectado para 7 años y medio. La potencia es proporcionada por dos paneles convertidores de energía solar, los que continuamente siguen al sol, cargando las baterías a bordo para cuando el satélite se encuentre en la parte oscura de su órbita.
Puesto que GPS fue pensado como un sistema de uso militar, está estructurado de tal manera que sea impermeable a las interferencias.
Los principiosbásicos de GPS son bastante simples, aunque el sistema utiliza equipos de la más alta tecnología que se haya generado. Para entenderlo dividamos el sistema en 5 pasos considerando las ideas generales.
Distancias Satelitales
GPS se basa en las distancias satelitales. Esto significa que obtenemos nuestra posición, midiendo a un grupo de satélites en el espacio, los que representan puntos de referenciaprecisos.
El concepto que utiliza GPS se puede resumir con el siguiente ejemplo:
“Pensemos que necesitamos conocer nuestra ubicación y conocemos la distancia a un satélite A, de aproximadamente 11000 km. Esto nos indicará que nos encontramos en alguna parte, sobre una esfera imaginaria con centro en el satélite y de radio igual a 11000 km.
Ahora si al mismo tiempo conocemos la distancia a unsatélite B que es de 12.000 km. Generaremos un círculo de contacto donde se intersectan las dos esferas.
Entonces, si hacemos una medición hacia un tercer satélite C, podremos ubicarnos con mayor seguridad, porque si sabemos que nos encontramos a 13.000 Km hay sólo 2 puntos posibles en el espacio. Esos dos puntos están donde la esfera de 13.000 Km corta al círculo de intersección de las esferas de radio11.000 y 12.000 Km.”
Por lo tanto 3 mediciones generan un punto de contacto. Podríamos hacer una cuarta medición a otro satélite, generalmente uno de los puntos corresponde a una ubicación fuera de rango o irreal. El punto erróneo puede que no se encuentre dentro de la Tierra o puede tener una velocidad mayor, pero las computadoras a bordo de los satélites GPS pueden discernir correctamente.Ocasionalmente si nos encontramos seguros de nuestra altitud, como por ejemplo los marinos saben que se encuentran a nivel del mar, puede eliminarse una de las observaciones.
La trigonometría nos dice que se debe contar con 4 observaciones para poder ubicarnos inequívocamente. Pero en la práctica podemos hacerlo con sólo tres, si podemos eliminar la solución absurda.
Puesto que GPS usa la técnica demedición de “vía única” y el reloj del receptor no se halla sincronizado con el reloj del satélite. Esta falta de sincronización es la razón para que se use el término de seudodistancia.
MIDIENDO DISTANCIAS A UN SATELITE
Puesto que GPS está basado en nuestra distancia a satélites en el espacio, necesitamos un método para saber cuán lejos nos hallamos de ellos, la idea es utilizar la ecuación de...