G.P.S.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Funcionamiento  

El  GPS  (Global  Positioning  System:  sistema  de  posicionamiento  global)  o  NAVSTAR-GPS  es  un  sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros  (si se utiliza GPS diferencial), aunque  lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema  fue desarrollado,  instalado  y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS  funciona mediante  una  red  de  24  satélites en órbita  sobre  el  globo,  a  20.200  km,  con  trayectorias sincronizadas para cubrir  toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales  indicando  la  identificación  y  la hora del  reloj de  cada uno  de  ellos. Con  base en estas  señales, el aparato  sincroniza  el  reloj del GPS  y  calcula el  tiempo que  tardan en  llegar  las señales al equipo,  y de  tal modo mide la distancia al satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente  la  propia  posición  relativa  respecto  a  los tres  satélites.  Conociendo  además  las  coordenadas  o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el  reloj del GPS, similar a  la de  los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.

FUNCIONAMIENTO:

·  La situación de los satélites puede ser determinada de antemano por el receptor con

la  información  del  llamado  almanaque  (un  conjunto  de  valores  con  5  elementos

orbitales), parámetros que son transmitidos por los propios satélites. La colección de

los almanaques de toda la constelación se completa cada 12-20 minutos y se guarda

en el receptor GPS.

·  La  información  que  es  útil  al  receptor  GPS  para  determinar  su  posición  se  llama

efemérides. En este caso cada satélite emite sus propias efemérides, en  la que se

incluye  la  salud  del  satélite  (si  debe  o  no  ser  considerado  para  la  toma  de  la

posición), su posición en el espacio, su hora atómica, información doppler, etc.

·  El  receptor  GPS  utiliza  la  información  enviada  por  los  satélites  (hora  en  la  que

emitieron  las  señales,  localización  de  los  mismos)  y  trata  de  sincronizar  su  reloj

interno con el reloj atómico que poseen los satélites. La sincronización es un proceso

de prueba y error que en un receptor portátil ocurre una vez cada segundo. Una vez

sincronizado  el  reloj,  puede  determinar  su  distancia  hasta  los  satélites,  y  usa  esa

información para calcular su posición en la tierra.

·  Cada satélite  indica que el  receptor se encuentra en un punto en  la superficie de  la

esfera, con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.

·  Obteniendo  información de dos satélites se nos  indica que el  receptor se encuentra

sobre la circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos esferas.

·  Si adquirimos  la misma  información de un  tercer satélite notamos que  la

nueva esfera sólo corta  la circunferencia anterior en dos puntos. Uno de

ellos  se  puede  descartar  porque  ofrece  una  posición  absurda. De  esta

manera ya tendríamos la posición en 3D. Sin embargo, dado que el reloj

que  incorporan  los  receptores GPS no está  sincronizado con  los  relojes

atómicos  de  los  satélites  GPS,  los  dos  puntos  determinados  no  son

precisos.

·  Teniendo  información de un cuarto  satélite, eliminamos el  inconveniente

de la falta de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los

relojes de  los  satélites. Y es en este momento cuando el  receptor GPS

puede determinar una posición 3D  exacta  (latitud,  longitud  y altitud). Al no estar  sincronizados  los

relojes  entre  el  receptor  y  los  satélites,  la  intersección  de  las  cuatro  esferas  con  centro  en  estos

satélites es un pequeño volumen en vez de ser un punto. La corrección consiste en ajustar  la hora

del receptor de tal forma que este volumen se transforme en un punto.

bibliografia:
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_posicionamiento_global