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SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL

SISTEMAS DE NAVEGACIÓN

 

El GPS es un sistema de radionavegación mundial formado por una constelación de satélites (en el caso de NAVSTAR, 24 satélites) y estaciones de tierra. Estos satélites son utilizados como estrellas artificiales que sirven como puntos de referencia para calcular posiciones con precisiones que van desde unas decenas de metros hasta precisiones del orden de centímetros dependiendo del sistema utilizado (GPS convencional, GPS con corrección diferencial, medición de la portadora de fase de la señal GPS). En cierto sentido lo que se está haciendo es dar a cada metro cuadrado de tierra una dirección única. Existen dos sistemas GPS públicos, NAVSTAR propiedad de EEUU y el sistema GLONASS propiedad de la Federación Rusa.

Debido al desarrollo de la electrónica se han conseguido disminuir el tamaño de los receptores, así como hacerlos económicamente accesibles a prácticamente todo el mundo, encontrándose en la actualidad aplicaciones GPS en vehículos de serie, camiones, aviones, barcos, máquinas agrícolas, e incluso como periféricos de ordenadores portátiles. Es destacable que una empresa Californiana como es SIRF Technology haya reducido el tamaño del receptor al de un sello de correos; y que la Comisión Federal de Comunicaciones de EEUU haya ordenado que en el 2001 todos los teléfonos celulares deberán tener implementado un sistema GPS integrado para así poder localizar el terminal en el caso de llamadas de emergencia.

Breve descripción del funcionamiento GPS.-

Los sistemas de posicionamiento global van a usar las características propias de las transmisiones de radio para determinar la localización de un punto. Debido al uso de satélites, el área de cobertura y precisión de estos sistemas es mejor que el suministrado por sistemas anteriores basados en transmisores terrestres.

En un sistema GPS se pueden diferenciar tres segmentos o áreas bien diferenciadas:
· El segmento espacial: Término técnico que incluye los satélites del sistema. Estos transmiten información horaria, posición del satélite e información sobre el estado del satélite (salud y efemérides).
· El segmento de usuario: compuesto por los usuarios y sus receptores. Cada usuario posee un receptor GPS, para recibir las señales provenientes de los satélites. El usuario no transmite nada hacia el satélite y, por tanto, este no tiene conocimiento de este, esto se traduce en la inexistencia de un límite de usuarios que estén usando el sistema al mismo tiempo.
· El segmento de control: los satélites están controlados y monitorizados por las estaciones de tierra. Las estaciones de control comprueban el estado y posición de los satélites. Los parámetros orbitales, los comandos de mantenimiento y las correcciones de tiempo son actualizados desde tierra periódicamente. NAVSTAR, tiene cinco estaciones de control en Hawaii, Isla Ascensión, Diego García, Kwajalein y Colorado Spring.

Tanto NAVSTAR como GLONASS suministran dos tipos de señales. Una utilizada en el campo militar que posee una precisión mucho mayor que la suministrada para uso civil, a la cual se le introducen una serie de errores aleatorios controlados desde las estaciones de tierra. Esta señal es de libre uso y, sin costo alguno por su utilización.

¿Cómo funciona el GPS?

El sistema determina la localización de una posición en la tierra a partir del cálculo de las distancias que existen desde este punto a tres satélites distintos de la constelación de satélites (triangulación) cuyas posiciones espaciales son perfectamente conocidas. 
Estas distancias son calculadas tomando en cuenta el tiempo que tarda la señal emitida por el satélite en llegar al receptor. Además, esta señal lleva información del posicionamiento del satélite, lo que permite al receptor georeferenciar la posición en términos de latitud, longitud y altitud. Para corregir posibles errores en la sincronización de los tiempos entre satélite y receptor en vez de usarse tres satélites se usarán uno o más satélites extras, dependiendo del número de canales que posea el receptor, y del número de satélites visibles. Hay que tener en cuenta que el error introducido por las estaciones de control no podrá ser corregido a menos que se posea un GPS diferencial, que nos suministrará los errores de la señal en cada momento. La precisión de un GPS convencional va de los 50m a 100m, mientras que con un sistema diferencial este se puede reducir a centímetros.

Datos del Sistema NAVSTAR:
Nombre: NAVSTAR
Constructor: Rockwell International
Altitud: 10900 millas náuticas
Peso: 1900 lbs (en órbita)
Tamaño: 17 pies
Periodo orbital: 12h
Número: 24 satélites BlockII
Plano Orbital: 55º sobre el plano Ecuatorial

Una aplicación del GPS: Sistemas de Navegación embarcados en Vehículos.

En la actualidad una de las aplicaciones básicas de los sistemas GPS es la de servir como herramienta útil para implementar sistemas de gestión de flotas de vehículos. Los sistemas de navegación son sistemas de posicionamiento geográfico válidos para diferentes tipos de vehículos ya sean terrestres, marítimos o aéreos, que poseen comunicaciones bidireccionales entre una base o centro de control y los vehículos a controlar, y también con la posibilidad de comunicación entre móviles.

Los sistemas de navegación son capaces de suministrar del móvil a su central, de móvil a móvil, de central a cualquiera de sus móviles, cuanta información sea necesaria, tanto de su posicionamiento como del estado del vehículo. La central puede incluso crear las rutas y acciones de cada vehículo y se las transmite a cada uno de ellos.

Los sistemas de navegación para gestión de flotas, por tanto, se basarán en la utilización del GPS para obtener los datos sobre su posición, y en otro sistema de comunicaciones que facilitará el enlace central móvil, o móvil móvil. Este sistema de comunicación dependerá de la utilización y cobertura que el usuario quiera poseer (Radio, trunking, GSM, INMARSAT, Internet por GSM, etc.)

Para finalizar hay que decir que cualquiera de los sistemas anteriormente descritos se complementan con sistemas de cartografía GIS, siendo de gran utilidad en trabajos de topografía, diseño de redes y cableado en ciudades (CATV), georeferenciación de información, gestión de flotas de ambulancias, servicios de mensajería, uso en actividades de ocio (deportes de aventura, orientación, montañismo, etc.).

José Manuel Díez Moronta