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SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS): DESCRIPCIÓN, ANÁLISIS DE ERRORES, APLICACIONES Y FUTURO
A.Pozo-Ruz*, A.Ribeiro, M.C.García-Alegre, L.García, D.Guinea, F.Sandoval* Instituto de Automática Industrial Consejo Superior de Investigaciones Científicas 28500 Arganda. Madrid * Dpto. de Tecnología Electrónica E.T.S. Ingenieros de Telecomunicación. Universidad de Málaga

Palabras clave: Sistemade posicionamiento global, errores GPS, aplicaciones GPS.
RESUMEN: El sistema de posicionamiento global mediante satélites (GPS: Global Positioning System) supone uno de los más importantes avances tecnológicos de las últimas décadas. Diseñado inicialmente como herramienta militar para la estimación precisa de posición, velocidad y tiempo, se ha utilizado también en múltiples aplicacionesciviles. Por razones de seguridad, las señales GPS generadas para uso civil se someten a una degradación deliberada, al tiempo que su emisión se restringe a una determinada frecuencia. A pesar de ello, las aplicaciones civiles siguen proliferando a un ritmo exponencial gracias a la incorporación de las técnicas diferenciales (DGPS). En este artículo se introducen los principios que rigen elfuncionamiento del sistema GPS, los principales errores que afectan a la localización y las técnicas de corrección de los mismos. Se presenta un conjunto de aplicación actuales y futuras con gran repercusión económica y social para finalizar con comentarios sobre la posible evolución de los sistemas de posicionamiento global.

1. INTRODUCCIÓN El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema delocalización, diseñado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos con fines militares para proporcionar estimaciones precisas de posición, velocidad y tiempo; operativo desde 1995 utiliza conjuntamente una red de ordenadores y una constelación de 24 satélites para determinar por triangulación, la altitud, longitud y latitud de cualquier objeto en la superficie terrestre [1]-[2]. En el ámbitocivil y alegando razones de seguridad sólo se permite el uso de un subconjunto degradado de señales GPS. Sin embargo la comunidad civil ha encontrado alternativas para obtener una excelente precisión en la localización mediante las denominadas técnicas diferenciales. Gracias a ellas las aplicaciones civiles han experimentado un gran crecimiento y actualmente existen más de 70 fabricantes dereceptores GPS. Un sistema de navegación similar llamado GLONASS (GLObal NAvigation Satellites System) se desarrolló en la antigua Unión Soviética. El sistema, también diseñado con fines militares, reservó un subconjunto de señales sin codificar para las aplicaciones civiles. Actualmente la responsabilidad del sistema es de la Federación Rusa. De los 24 satélites, distribuidos en tres planos orbitalesinclinados 64.8º a 19100 Km. de altitud y periodo 11 h. 15 min. sólo funcionan 14. A pesar del beneficio que supone la ausencia de perturbación en la señal GLONASS, la incertidumbre sobre su futuro ha limitado su demanda, sin embargo se han comercializado receptores que combinando las señales GPS y GLONASS, mejoran la precisión de las medidas.

2. EL SISTEMA GPS 2.1 Arquitectura del sistema GPSEl sistema se descompone en tres segmentos básicos, los dos primeros de responsabilidad militar: segmento espacio, formado por 24 satélites GPS con una órbita de 26560 Km. de radio y un periodo de 12 h.; segmento control, que consta de cinco estaciones monitoras encargadas de mantener en órbita los satélites y supervisar su correcto funcionamiento, tres antenas terrestres que envían a lossatélites las señales que deben transmitir y una estación experta de supervisión de todas las operaciones (Fig. 1); y segmento usuario, formado por las antenas y los receptores pasivos situados en tierra. Los receptores, a partir de los mensajes que provienen de cada satélite visible, calculan distancias y proporcionan una estimación de posición y tiempo. Fig. 1. Situación de las estaciones monitoras y...