El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de navegación satelital compuesto por una red de 24 satélites colocados en orbita por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. El propósito original del GPS fue militar, pero en los años 80, el gobierno lo puso a disposición de la industria civil. El GPS funciona bajo cualquier condición climática, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día. No hay pagos por suscripción o por instalación del GPS.

Cómo funciona

Los satélites GPS circundan la tierra dos veces al día en una órbita muy precisa y transmiten una señal de información a tierra. Los receptores GPS toman esta información y usan la triangulación para calcular la posición exacta del usuario. Esencialmente, el receptor GPS compara la hora en que una señal satelital fue transmitida con la hora en que fue recibida. Esta diferencia de tiempo le indica al receptor GPS la lejanía del satélite. Ahora, con la medición de distancia de algunos satélites más, el receptor puede determinar la posición del usuario y la muestra en el mapa electrónico de la unidad.

Un receptor satelital debe estar conectado a la señal de por lo menos tres satélites para poder calcular una posición 2D (latitud y longitud) y rastrear movimiento. Con cuatro o más satélites a la vista, el receptor puede determinar la posición tridimensional (3D) del usuario (latitud, longitud y altitud). Una vez que la posición del usuario ha sido determinada, la unidad GPS puede calcular otra información, tal como velocidad, dirección, seguimiento, distancia de viaje, distancia a destino, hora de salida y puesta de sol, y mucho más.

¿Cuán preciso es un GPS?

Los receptores GPS actuales son extremadamente precisos gracias a su diseño de canales múltiples. Los 12 canales paralelos de los receptores Garmin se conectan rápidamente a los satélites al ser encendidos y mantienen conexiones sólidas, aún a través de follaje denso o de lugares urbanos rodeados de edificios altos. Ciertos factores atmosféricos y otras fuentes de error pueden afectar la precisión de los receptores GPS. Los receptores GPS Garmin® tienen una precisión promedio de hasta 15 metros.

Los nuevos receptores GPS de Garmin con tecnología WAAS (Sistema de Aumento de Área Ancha) pueden mejorar la precisión a menos de tres metros en promedio. No se necesitan equipos adicionales ni pago alguno de tarifas para disfrutar del WAAS. Los usuarios también pueden obtener una mejor precisión con el GPS Diferencial (DGPS), que corrige las señales GPS hasta un promedio de tres a cinco metros. La Guardia Costera de los Estados Unidos opera el sistema más común de servicio de corrección DGPS. Este sistema consiste en una red de torres que reciben las señales GPS y transmiten una señal corregida mediante faros transmisores. Para poder recibir la señal corregida los usuarios deberán tener además de un GPS, un receptor de señales diferencial y antena correspondiente.

El sistema satelital GPS

Los 24 satélites que conforman el segmento espacial GPS se encuentran orbitando la tierra a unas 12,000 millas de altitud. Ellos están en movimiento constante, completando dos órbitas en menos de 24 horas. Estos satélites viajan a aproximadamente 7,000 millas por hora.

Los satélites GPS utilizan energía solar. Poseen baterías de repuesto a bordo para mantenerlos funcionando en el evento de un eclipse solar, cuando no haya energía solar. Pequeños cohetes impulsores en cada satélite los mantienen volando en el curso correcto.

Aquí hay algunos datos interesantes sobre los satélites GPS (también llamados NAVSTAR, el nombre oficial del Departamento de Defensa de los Estados Unidos para el GPS):

El primer satélite GPS fue lanzado en 1978.
En 1994 se logró una constelación completa de 24 satélites.
Cada satélite es construido para durar un promedio de 10 años. Constantemente se construyen reemplazos y son lanzados al espacio.
Un satélite GPS pesa aproximadamente unas 2,000 libras y es alrededor de 17 pies de ancho con los paneles solares extendidos.
· El poder de transmisión es de tan solo 50 watts o menos.

¿Cuál es la señal?

Los satélites GPS transmiten dos señales de radio de bajo poder, designadas L1 y L2. Los GPS civiles usan la frecuencia L1 de 1575.42 MHz en la banda UHF. Las señales viajan a lo largo de la línea de visión, es decir, pasarán a través de nubes, vidrio y plástico pero no atravesarán la mayoría de objetos sólidos, tales como edificios y montañas.

La señal GPS contiene tres bits diferentes de información - un código pseudo aleatorio, información efímera e información del almanaque. El código pseudo aleatorio es simplemente un código de identificación que identifica al satélite que esta transmitiendo la información. Usted puede ver este código en la página satelital de su unidad GPS Garmin, mientras identifica de qué satélites esta recibiendo información.

La información efímera informa al receptor GPS la ubicación de cada satélite GPS en todo momento a lo largo del día. Cada satélite transmite información efímera mostrando la información orbital de ese satélite y de todos los otros satélites en el sistema.

La información calendario, que es transmitida constantemente por cada satélite, contiene información importante sobre el estado del satélite (saludable o no saludable), fecha y hora actuales. Esta parte de la señal es esencial para determinar la posición.

Ventajas del GPS con respecto a los sistemas habituales de orientación

En síntesis, podemos entender el GPS como un sistema que nos facilita nuestra posición en la Tierra y nuestra altitud, con una precisión casi exacta, incluso en condiciones meteorológicas muy adversas.

Es muy importante entender que el cálculo de la posición y la altitud no se hace a partir de los datos de sensores analógicos de presión, humedad o temperatura (o una combinación de éstos) como en los altímetros o altímetros-barómetros analógicos, o incluso como en los más sofisticados altímetros digitales, sino que se hace a partir de los datos que nos envía una constelación de satélites en órbita que, a pesar de ser simples como satélites, nos proporcionan la fiabilidad de hacer uso de la tecnología más sofisticada y precisa de la que el hombre dispone actualmente. También debemos reparar en el hecho de que la evolución de ésos datos analógicos que, en efecto, nos van a ser muy útiles para prever los cambios atmosféricos y las condiciones ambientales para el desarrollo de la actividad que llevemos a cabo, son de una fiabilidad relativa para calcular nuestra posición y altitud exactas.

Además, todos los GPS's incorporan funciones de navegación realmente sofisticadas que nos harán cambiar nuestro concepto de la orientación. Por ejemplo, podemos elaborar nuestras rutas sobre mapas, registrando en el dispositivo los puntos por los que queremos, o debemos pasar y, sobre el terreno, activando esa ruta, una pantalla gráfica nos indicará si estamos sobre el rumbo correcto o nos estamos desviando en alguna dirección; o utilizar la misma función en rutas reversibles, es decir, ir registrando puntos por lo que vamos pasando para luego poder volver por esos mismos puntos con seguridad. Con todos estos datos, además podemos deducir la velocidad a la que nos estamos desplazando con exactitud, mientras mantenemos nuestro rumbo en línea recta, o deducir la velocidad a la que nos hemos desplazado si registramos todos los puntos de cambio de rumbo& y un largo etc. de funciones muy útiles e interesantes que podemos ir descubriendo al utilizar estos dispositivos.

Utilizar en el computador los datos obtenidos con el GPS

Si necesitamos exportar los datos obtenidos con nuestro receptor GPS a un ordenador para hacer los cálculos que nos sean necesarios, es bueno recordar que, habitualmente, los kits para transferencia de datos entre PC's y GPS's, así como los kits de alimentación eléctrica, acostumbran a ser dispositivos opcionales cuando adquirimos nuestro receptor GPS, al menos hasta los receptores de gama media, que ya empiezan a incorporar funciones que pueden hacer necesario incluir estos kits de serie. Además, no podemos olvidar que necesitaremos un software específico para importar esos datos de una forma más o menos estándar, que nos permita hacer uso de ellos de manera versátil.

Los interfaces más corrientes son los NMEA 0180, 0181 y 0183, así que necesitaremos software que contemple éstos interfaces, para hacer transferencias por un puerto serie. También es corriente encontrar interfaces con correcciones RS232 que nos permitan hacer transferencias por puertos paralelos. Además, existen interfaces propios de muchas firmas de fabricantes de GPS's que crean sus propios protocolos.

El software para estas tareas, es relativamente barato (si lo que queremos, simplemente, es obtener esos datos, claro está), e incluso existen muchas aplicaciones de shareware y freeware que podemos encontrar en Internet.

Fuentes de errores de señales GPS

Los factores que pueden degradar la señal GPS y afectar su precisión, incluyen los siguientes:

Demoras por ionósfera y tropósfera - La señal satelital se desacelera al pasar por la atmósfera. El sistema GPS utiliza un modelo incorporado que calcula una cantidad promedio de demora para corregir parcialmente esta clase de distorsión.
Señal de trayectoria multiple - Esto ocurre cuando la señal GPS rebota de objetos tales como edificios o superficies de grandes piedras antes de llegar al receptor. Esto aumenta el tiempo de viaje de la señal, causando distorsiones.
Errores del reloj del receptor - El reloj incorporado del receptor no es tan preciso como los relojes atómicos a bordo de los satélites GPS. Por tanto, puede tener errores muy ligeros.
Errores orbitales - También llamados errores efímeros, son imprecisiones de la posición reportada del satélite.
Número de satélites visible ? Cuantos más satélites puede "ver" un receptor mejor será la precisión. Los edificios, los accidentes geográficos, la interferencia electrónica, o a veces hasta el follaje denso pueden bloquear la señal de recepción, causando errores de posición o hasta la no lectura total. Las unidades GPS no funcionarán en interiores, bajo el agua o bajo tierra.
Geometría/sombreado de Satélite ? Esto se refiere a la posición relativa de los satélites a cualquier hora. La geometría satelital ideal ocurre cuando los satélites están ubicados en ángulos abiertos unos con otros. Una geometría pobre resulta de la posición en línea de los satélites o cuando estos se encuentran en agrupación cerrada.
Degradación intencional de la señal satelital ? La Disponibilidad Selectiva (SA) es una degradación intencional de la señal alguna vez impuesta por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. El propósito de la SA era prevenir que adversarios militares hicieran uso de las señales GPS de alta precisión. El gobierno desactivó el SA en Mayo del 2000, lo que mejoró notablemente la precisión de los receptores GPS civiles.

GPS Recomendado : GARMIN 276 C

Donde encontrar los mapas para nuestro GPS?

Para el Gps estan disponibles 2 tipos de mapas, el mapa de rutas y el topográfico.

Mapas de Venezuela
Versión: Venezuela Ruteable 3.4
Fecha de liberación: 26/05/2008
Espacio requerido para el GPS: 41.8 Mb

Windows	Mac

Mapa Topográfico V1 Mapa Topográfico V1
Fecha de liberación: 31/08/2006 Fecha de liberación: 03/02/2008
Espacio requerido para el GPS: 27.2 Mb Espacio requerido para el GPS: 228.0 Mb

Windows

Bibliografia consultada:

Garmin.com
"Barrabes"

Agradecimientos especiales a GPSYV por su estupendo trabajo.