Archivo de soporte GPS Marlon Bautista

 

GPS

El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un servicio propiedad de los EE.UU. que proporciona a los usuarios información sobre posicionamiento, navegación y cronometría. Este sistema está constituido por tres segmentos: el segmento espacial, el segmento de control y el segmento del usuario. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos desarrolla, mantiene y opera los segmentos espaciales y de control.      

Los satélites del GPS proporcionan servicios a usuarios civiles y militares. El servicio a civiles es gratuito y está a disposición de todos los usuarios de manera permanente y global. El servicio militar se presta a las fuerzas armadas de los Estados Unidos, sus aliados y los organismos de gobierno debidamente autorizados.

Las siglas “GPS” han pasado a formar parte de nuestro hábito lingüístico. Su significado es de sobra conocido: “Global Positioning System”, o Sistema de Posicionamiento Global y también es ampliamente conocido su uso: establecer la posición en coordenadas de latitud y longitud en cualquier lugar de la Tierra. Detrás de estas siglas y para que constantemente se sepa la posición, hay en marcha un complejo sistema de satélites y estaciones terrestres.

El GPS fue desarrollado originalmente por el Departamento de Defensa (DoD) de Estados Unidos dentro del programa NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging). Durante años los barcos, aviones y unidades terrestres del Ejército estadounidense hicieron uso exclusivo del sistema dando muestra de una gran utilidad.

La comunidad internacional, con el pretexto de la mejora de la seguridad aérea y marítima, llegó a un acuerdo de uso compartido con las Fuerzas armadas, dando lugar en 1995 al uso público del GPS, aunque Estados Unidos estableció como condición la capacidad de alterar la exactitud de las posiciones con motivo de salvaguardar su propia seguridad y de las operaciones militares (algo que solo pone en marcha en lugares de conflicto bélico en determinadas circunstancias y que afecta únicamente a la señal civil).

El sistema de posicionamiento por satélite vino a sustituir al viejo sistema LORAN, cuyos satélites daban la posición bajo su cobertura dos veces al día. Otro de los sistemas de posicionamiento, igualmente eficiente, aunque menos conocido, es el desarrollado por la Agencia espacial rusa.

Bajo el nombre de GLONASS (GLObal NAvigation Satellite Service) la Federación Rusa creó hace 30 años un sistema parecido al GPS, con similares prestaciones y similar modo de funcionamiento, pero totalmente libre, aunque con una exactitud ligeramente inferior al GPS.

El GLONASS es un sistema de posicionamiento por satélites orbitales en tres dimensiones (latitud, longitud y altura), velocidad tridimensional y tiempo. Está gestionado por la Agencia espacial rusa, abarcando a una comunidad de usuarios similar a los que utilizan el GPS. La constelación satelital está integrada por 24 unidades, cuyo uso es libre y no discriminatorio.

Los equipos han logrado una alta resolución técnica, con un error inferior a 45 metros en altura y una probabilidad de acierto superior al 95%, aunque la oficina rusa señala que la precisión está entre 7 y 10 metros en espacios abiertos, lo que esperan mejorar tras la sustitución de los antiguos satélites por nuevas unidades de tercera generación. GLONASS forma parte de los sistemas de posicionamientos habituales. La Organización Marítima Internacional establece la señal de GPS y GLONASS como óptimas en el uso de los dispositivos de emergencia por posicionamiento, como las radiobalizas, al tener ambos una precisión inferior a 100 metros, frente a los 5 kilómetros del obsoleto sistema COSPAS-SARSAT.

De esta forma la constelación rusa está integrada en los sistemas de posicionamiento del Sistema de navegación global por satélite GNSS de la OMI. La utilización simultánea de dos sistemas de posicionamiento (GPS y GLONASS) tiene como ventajas un incremento en la velocidad de reacción de los equipos y una mayor exactitud de la posición, lo que conlleva cálculos de navegación más precisos. Con lo anterior, además, el usuario se garantiza contar con al menos la cobertura de una constelación satelital en caso de caída voluntaria o técnica de algunos de los sistemas (sobre todo ante la carta blanca del Pentágono de suspender la señal civil del GPS por motivos relacionados con la seguridad).

Recientemente se ha sumado a la carrera por ofrecer un sistema de posicionamiento por satélite la Agencia Espacial Europea. El programa “Galileo” ya ha comenzado a ponerse en marcha. No obstante, la situación económica de la Unión está haciendo que el calendario no avance como estaba previsto (la fecha de explotación comercial se espera para 2015, sin que haya confirmación de que pueda ser así).

Cada uno de los satélites en órbita cuenta con cuatro relojes atómicos. Los relojes atómicos son los más exactos que existen, teniendo un retraso de 1 segundo cada tres millones de años. Y es que el tiempo es fundamental para calcular la posición. El GPS aporta el dato de posición y altura. Para eso necesita de tener cobertura de cuatro satélites. Tres para calcular la situación y uno más para la altura.

Cada uno de los satélites emite dos señales. Una que hace de matriz y otra para corregir la desviación de la ionosfera. El equipo de usuario mide el tiempo que tarda en viajar la señal desde el satélite hasta la antena receptora (conocida la hora de emisión), por lo que es fundamental que ambos estén sincronizados.

Ese tiempo, multiplicado por la velocidad de propagación de las ondas (luz) en la atmósfera, permite calcular la distancia hasta cada uno de los satélites. De esta forma se conoce dónde está cada emisor y la distancia hasta el usuario.

Con estos datos se puede establecer la posición como el lugar geométrico donde confluyen las tres esferas, con centro en cada uno de los satélites, y como radio la distancia calculada. Sin embargo, esta posición está alterada por la posible desincronización entre los relojes de emisor y receptor y por las perturbaciones atmosféricas. De corregirla se ocupa el DGPS.

El Sistema de Posicionamiento Global Diferencial, DGPS, se ocupa de corregir los posibles errores en las órbitas satelitales y afinar la posición aportada por el GPS. El conjunto está compuesto por una serie de estaciones terrestres fijas, para las que se conoce su situación exacta. De esta forma se puede comparar la situación real con la suministrada por el GPS y establecer el error para cada momento.

El error calculado se comunica y emite, siendo recibido por las antenas de usuario, cuyos equipos se ocupan de aplicar para determinar la posición correcta (con un margen máximo de 10 metros).

En la actualidad el DGPS está siendo ampliado para dar una cobertura global, tanto a usuarios de tierra, como de aire y mar. Es lo que se conoce como el Sistema de Optimización de Amplia Cobertura, WAAS/EGNOS, que está siendo desarrollado por Estados Unidos.

EGNOS es un sistema de aumento con medios suplementarios consistentes en satélites geoestacionarios (en una órbita de 35.786 kilómetros de altura) y estaciones en tierra para mejorar la fijación de la posición a través de receptores. La idea principal es dar servicio a la aviación comercial, aunque tiene su repercusión en la marina. La principal ventaja del sistema EGNOS es su amplia cobertura y precisión en los datos, siendo un complemento para GPS y GLONASS.

EGNOS logra reducir el error a menos de dos metros. Para eso cuenta con cuatro centros de control que generan las correcciones de cada satélite. La cobertura de EGNOS se garantiza mediante dos satélites sobre el horizonte en todo momento, de una constelación que cuenta con un total de 6 unidades en órbita y 34 estaciones en tierra.

Fuentes: https://www.azimutmarine.es/sistema-posicionamiento-gps

Fuentes: https://www.gps.gov/systems/gps/spanish.php

Fuentes: https://www.adslzone.net/reportajes/tecnologia/gps-que-es-redes/

Fuentes: https://www.gestiondelriesgo.com/artic/discipl/4141.htm