Introducción
Desde el principio de la navegación, tanto marítima como aeronáutica, siempre el principal problema lo ha representado el conocer la posición exacta de donde se esta. Es en medio de resolver dicho problema, que se ha avanzado en los diversos campos tecnológicos para encontrar con el más sofisticado equipo que pueda proporcionar la situación de cualquier nave ya sea en el mar, la tierra o los cielos.
Con la revolución tecnológica que experimenta la humanidad desde principios del siglo pasado hasta hoy en día, sale la ingeniosa idea de crear un sistema de posicionamiento en el globo terrestre que se basara en la utilización de satélites y ondas de radio, es así que hoy se cuenta con el Sistema de Posicionamiento Global, también conocido por su nombre en ingles como Global Positioning System (GPS).
El GPS ha resultado de gran ayuda para la navegación marítima, proporcionando coordenadas bastantes exactas de la latitud y longitud de los buques, lo cual permite obtener sus ubicaciones con una razonable exactitud y en un corto tiempo, además de servir para trabajar en conjunto con otros equipos a bordo como el Sistema de Visualización de Cartas Electrónicas.
ANTECEDENTES DEL GPS
El lanzamiento del satélite espacial estadounidense Vanguard en 1959 puso de manifiesto que la transmisión de señales de radio desde el espacio podría servir para orientarnos y situarnos en la superficie terrestre o, a la inversa, localizar un punto cualquiera en la Tierra.
Los sistemas anteriores de posicionamiento que empleaban estaciones terrestres de A.M. (Amplitud Modulada) cubrían un área mayor que los de UHF (Frecuencias ultracortas), pero no podían determinar con exactitud una posición debido a las interferencias atmosféricas que afectan a las señales de radio de amplitud modulada y a la propia curvatura de la Tierra que desvía las ondas.Por tanto, la única forma de solucionar este problema era colocando transmisores de radio en el espacio cósmico que emitieran constantemente señales codificadas en dirección a la Tierra. De hecho esas señales cubrirían un área mucho mayor que las de A.M., sin introducir muchas interferencias en su recorrido.
Sin embargo, no fue hasta 1993 que el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América, basado en la experiencia recogida del satélite Vanguard (en un principio para uso exclusivamente militar) puso en funcionamiento un sistema de localización por satélite conocido por las siglas en inglés GPS (Global Positioning System – Sistema de Posicionamiento Global).En sus inicios el propio Departamento de Defensa programó errores de cálculo codificados en las transmisiones de los satélites GPS para limitarlo solamente a la actividad militar que sí contaba con decodificadores para interpretar correctamente las señales, pero a partir de mayo de 2000 esta práctica quedó cancelada y hoy en día el sistema GPS se utiliza ampliamente en muchas actividades de la vida civil, aunque no está exento de ser reprogramado de nuevo en caso de cualquier conflicto bélico.
EL GPS
El sistema universal de determinación de la situación (GPS) es un sistema espacial de determinación de la situación, la velocidad y la hora, que consta de tres segmentos principales: espacial, de control y de usuario. El segmento espacial del GPS estará normalmente compuesto por 24 satélites distribuidos en seis órbitas. Los satélites funcionan en órbitas circulares de 20200 kilómetros con un ángulo de inclinación de 55° y un periodo de 12 horas. La separación de los satélites en órbita estará dispuesta de modo que haya como mínimo cuatro satélites visibles por los usuarios de todo el mundo, con una dilución de precisión de la situación (DPS) =<6.>
CONTROL TERRESTRE DE LOS SATÉLITES
El monitoreo y control de los satélites que conforman el sistema GPS se ejerce desde 5 estaciones terrenas que observan y mantienen los satélites en su orbita y se encuentran repartidos en el mundo, estas rastrean su trayectoria orbital e introducen las correcciones necesarias a las señales de radio que transmiten hacia la Tierra. Esas correcciones benefician la exactitud del funcionamiento del sistema, como por ejemplo las que corrigen las distorsiones que provoca la ionosfera en la recepción de las señales y los ligeros cambios que introducen en las órbitas la atracción de la luna y el sol.TIPOS DE RECEPTORES GPS
Los receptores GPS detectan, decodifican y procesan las señales que reciben de los satélites para determinar el punto donde se encuentran situados y son de dos tipos: portátiles y fijos. Los portátiles pueden ser tan pequeños como algunos teléfonos celulares o móviles. Los fijos son los que se instalan en automóviles o coches, embarcaciones, aviones, trenes, submarinos o cualquier otro tipo de vehículo.
COMO FUNCIONA EL GPS
La red del sistema está compuesta por 24 satélites los cuales giran alrededor de la tierra, estos transmiten señales a la tierra que son recibidas por receptores GPS para determinar la localización de quien lo porte. Los GPS mediante complicados algoritmos y cálculos dan una localización extremamente precisa, normalmente a menos de 10 metros de la posición actual, sin interesar en que parte del globo terráqueo se encuentre el usuario. El funcionamiento del GPS se puede ejemplificar de la siguiente manera: cada satélite transmite un mensaje que esencialmente dice: "Soy el satélite #X, mi posición actual es Y, y este mensaje es enviado a la hora Z". Una vez que el receptor de GPS recibe el mensaje, para determinar su actual posición el aparato compara la hora en que el mensaje fue enviado con la hora en que fue recibido. La diferencia de tiempo le dice al receptor GPS cuan lejos se encuentras de ese satélite en particular. Si se añaden las mediciones de distancias que efectuó con otros satélites, se puede entonces triangular la posición del receptor. Esto es exactamente lo que el GPS hace. Con un mínimo de 3 satélites, el aparato podrá calcular la longitud y latitud de su posición, a esto se le llama "2D position fix". Con cuatro satélites como mínimo, el GPS podrá determinar una posición en 3D, la que incluye, latitud, longitud y altitud. Con una continua actualización de la posición el GPS también podrá determinar la velocidad y dirección en la que se está yendo.PRINCIPIO DE LA TRILATERACIÓN
Para ubicar la posición exacta donde nos encontramos situados, el receptor GPS tiene que localizar por lo menos 3 satélites que le sirvan de puntos de referencia. En realidad eso no constituye ningún problema porque normalmente siempre hay 8 satélites dentro del “campo visual” de cualquier receptor GPS. Para determinar el lugar exacto de la órbita donde deben encontrarse los satélites en un momento dado, el receptor tiene en su memoria un almanaque electrónico que contiene esos datos.
Fundamentos TRILATERACIÓN
Para comprender cómo funciona el sistema de satélites para GPS, es de suma importancia comprender el concepto de trilateración. Veamos un ejemplo sobre cómo funciona la trilateración.
Digamos que usted está en algún lugar en los Estados Unidos y que usted está TOTALMENTE perdido, no tiene ninguna idea sobre dónde está. Usted se encuentra con una persona amigable a la cual pregunta, "¿Dónde estoy?" y la persona le dice, "usted está a 625 millas de Boise, Idaho." Esta información no es de mucha ayuda para usted. Usted podría estar en cualquier punto de un círculo imaginario alrededor de Boise que tenga un radio de 625 millas, como esto:
Usted sabe que está a 625 millas de Boise, usted podría estar en cualquier punto del círculo. como se muestra en la figura 1 supra . Usted decide preguntarle a otra persona, y le responden, "Usted está a 690 millas de Minneápolis, Minnesota". Esto es de mayor ayuda -- si combina está información con la información de Boise, usted tiene dos círculos que se intersectan. Ahora usted sabe que está en uno de dos posibles puntos, pero usted no sabe en cuál de los dos, como esto: Si usted sabe que está a 625 milla de Boise y a 690 millas de Minneápolis, entonces usted sabe que está entre dos posibles puntos interceptados,como se muestra en la figura 2 al comienzo.
Si una tercera persona le dice que usted está a 615 millas de Tucson, Arizona, usted puede determinar en cuál de los puntos usted está:Con tres puntos conocidos, usted puede determinar que su posición exacta es en algún lugar cerca de Denver, Colorado. Con los tres puntos conocidos, usted puede ver que está cerca de Denver, Colorado, como se en la figura 3 y 4.
EQUIPO ECEPTOR DEL GPS
Según Resolución A.819 (19).2.1
La expresión "equipo receptor del GPS", utilizada en las presentes normas de funcionamiento, abarca todos los elementos y unidades necesarios para que el sistema pueda desempeñar adecuadamente las funciones previstas. El equipo incluirá como mínimo los siguientes elementos:
.1 antena capaz de recibir señales del GPS;
.2 receptor y procesador del GPS;
.3 medios de obtención de la latitud y longitud de la situación calculada;
.4 control de los datos e interfaz; y
.5 presentación visual de la situación y, si es necesario, otras formas de salida.
2.2 La antena estará proyectada de manera que se pueda instalar en un lugar del buque que garantice una clara visión de la constelación de satélites.
1. podrá recibir y procesar las señales del Servicio normalizado de determinación de la situación (SNP) modificadas por disponibilidad selectiva (DS) y dar información sobre la situación en coordenadas de latitud y longitud del Sistema geodésico mundial (WGS) 84, en grados, minutos y milésimas de minuto, así como la hora en que se calculó con referencia al UTC. Se pueden prever medios para transformar la situación calculada con respecto al WGS 84 en datos compatibles con el dátum de la carta náutica utilizada. Cuando exista esta posibilidad, la pantalla indicará claramente que se está efectuando la conversión de coordenadas y el sistema de coordenadas en que se expresa la situación;2. funcionará con la señal L1 y con el código A/C;
3. una salida como mínimo para transmitir información sobre la situación a otro equipo. La salida de información sobre la situación con respecto al WGS 84 se ajustará a lo indicado en la publicación CEI 1162;
4. tendrá una precisión estática tal que la situación de la antena se determine con un error inferior a 100 m (95%) con una dilución horizontal de la situación (DHS) =< dps ="<">
Conclusión
El GPS es un sistema que ha contribuido en gran medida a reducir el tiempo y trabajo para obtener la posición a bordo, sin embargo, no se debe dejar a un lado la valiosa ayuda que representan los otros sistemas y medios que están al alcance durante la navegación, por ello es necesario e imprescindible emplear otros medios y realizar comparaciones a cada momento ya que ello permite rápidamente detectar fallas en los equipos incluyendo el GPS.
Como todo buen invento siempre existirán modificaciones de este o incluso reemplazos totales, por lo cual es de esperar que el GPS no permanecerá exento y vendrán otros equipos quizás basados en su principio de funcionamiento pero llevados a otros niveles de perfección por ello a lo que la navegación respecta, seguirá en un constante cambio tecnológico del cual aun no se avizora el fin y mientras tanto se deben aprovechar al máximo estos adelantos tecnológicos siempre que se haga racionalmente y no completamente dependiente de dichos sistemas que como bien se conoce no son de disponibilidad totalmente garantizada.
Bibliografia
Letham, Lawrence (2001) GPS Fácil. Barcelona. Editorial: PAIDOTRIBO.
1 comentario:
Es importante para nosotros conocer un poco mas allá de lo visible a simple vista y por eso debemos investigar e indagar un poco más.
La historia de la navegación electrónica es muy corta comparada con otros elementos de este arte, osea, no lleva mucho que se realiza esta ciencia en tiempos anteriores utilizábamos para la navegación,las estrellas y la brújula, pero ahora con la evolución del mundo y la tecnología y la nanotecnología las actividades suelen ser mas sencillas.
Por eso es que mis compañeros de clases investigaron e indagaron lo que es el GPS (Global Position System) sistema que a partir de abril de 1995 con una covertura total y 100 % en operatividad nos brinda a los MArinos Mercantes un mejor posicionamiento en el momento de una operacion, emergencia etc.
Para finalizar felicito a mis compañeros por hacer un buen trabajo al explicar lo basico que tambien sabemos que hace falta mas de dos o tres horas para entender este mundo... dios los bendiga
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