EL SISTEMA GPS
El GPS o sistema de posicionamiento Global, Global Positioning System, es un sofisticado sistema de orientación y navegación cuyo funcionamiento está basado en la recepción y procesamiento de las informaciones emitidas por una constelación de 24 satélites conocida como NAVSTAR, orbitando en diferentes alturas a unos 20.000 km. por encima de la superficie terrestre.
Cada satélite‚lite da dos vueltas diarias al planeta, una cada doce horas. Las trayectorias y la velocidad orbital han sido calculadas para que formen una especie de red alrededor de la tierra (debe haber todo momento cinco satélite‚lites a la vista en cualquier zona), de manera que un receptor GPS a cualquier hora del día o de la noche, en cualquier lugar, con independencia de las condiciones metereológicas, pueda facilitar la posición que ocupa al captar y procesar las señales emitidas por un mínimo de tres satélites.
En la década del 80 la armada de USA puso en funcionamiento un sistema de navegación basado en las emisiones de un reducido grupo de satélites. Este sistema llamado SATNAV fue el antecedente del actual GPS.
El GPS fue desarrollado por el departamento de defensa de USA al final del período de la "Guerra Fría" con fines militares. Superada esta fase, se extendió su uso a aplicaciones civiles comenzando a utilizarse en náutica y aviación.
En sus comienzos la cobertura no era total pues faltaban situar en orbita varios satélites, además su elevado precio los ponía fuera de alcance de la mayoría de los usuarios potenciales. Actualmente la red es totalmente operativa, incluyendo satélites de reserva y hay disponibles en el mercado receptores GPS a precio asequible.
La evolución es incesante y cada día son m s pequeños y ligeros ofreciendo al mismo tiempo prestaciones superiores y una mayor autonomía de funcionamiento operativo cuando son alimentados con pilas.
COMPOSICIÓN DEL SISTEMA GPS
El sistema GPS consta de tres partes principales: los satélites, los receptores y el control terrestre
El sistema se compone de 24 satélites distribuidos en seis órbitas polares diferentes, situadas a 2 169 kilómetros (11 000 millas) de distancia de la Tierra. Cada satélite la circunvala dos veces cada 24 hora. Por encima del horizonte siempre están “visibles” para los receptores GPS por lo menos 4 satélites, de forma tal que puedan operar correctamente desde cualquier punto de la Tierra donde se encuentren situados.
Por norma general y para mayor exactitud del sistema, dentro del campo visual de cualquier receptor GPS siempre hay por lo menos 8 satélites presentes. Cada uno de esos satélites mide 5 m de largo y pesa 860 kg . La energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosadas a sus costados. Están equipados con un transmisor de señales codificadas de alta frecuencia, un sistema de computación y un reloj atómico de cesio, tan exacto que solamente se atrasa un segundo cada 30 mil años.
La posición que ocupan los satélites en sus respectivas órbitas facilita que el receptor GPS reciba, de forma constante y simultánea, las señales de por lo menos 6 u 8 de ellos, independientemente del sitio donde nos encontremos situado. Mientras más señales capte el receptor GPS, más precisión tendrá para determinar las coordenadas donde se encuentra situado.
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.
Control terrestre de los satélites
El monitoreo y control de los satélites que conforman el sistema GPS se ejerce desde diferentes estaciones terrestres situadas alrededor del mundo, que 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.
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Tipos de GPS
De mano.
Estas dos imágenes muestran lo que tradicionalmente se ha denominado GPS, son receptores GPS que registran el recorrido, permiten seguir rutas premarcadas, y se pueden conectar a un ordenador para descargar o programar las rutas.
Este tipo de GPS se puede encontrar con y sin cartografía, y resultan ideales para su uso al aire libre, MTB, senderismo, montaña, etc...
Algunos modelos llevan incluída una brújula y/o un barómetro electrónicos.
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Su sistema operativo y software es totalmente cerrado, no se puede modificar ni añadir nada.
Navegadores.
Similares a los anteriores, pero orientados a su uso en ciudad y carretera, y mucho más modernos, los dos GPS Navegadores que se muestran a continuacion permiten introducir un destino sobre la marcha y el Navegador calcula la ruta, basandose en su cartografía. Estos GPS generalmente no graban el recorrido ni se conectan a un PC, y en teoría son sistemas cerrados aunque en la práctica algunos modelos se pueden modificar, descubriendo que corren sobre WindowsCE, aunque siempre con un hardware muy limitado.
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Básicos.
Hasta aquí los GPS de tipo "electrodoméstico" (más los segundos que los primeros). A continuación vamos a ver los GPS destinados a ser usados en conexion a un ordenador.
El software que en los GPS anteriores ha sido desarrollador por los fabricantes de los propios GPS, puede ser tambien desarrollado por otras empresas -que no fabrican GPS- para ser ejecutado en un PC, en un PocketPc, en un teléfono móvil, etc... Pero en este caso se necesita un receptor GPS conectable a estos "ordenadores".
Sobre estas lineas vemos un receptor GPS con conexión por cable serie, según el estandard RS232, lleva un conector DB9 directamentemente conectable a un puerto COM de un PC o a un PocketPC (usando un adpadador).
Este GPS recibe la señal de los satélites, calcula su posición, y genera una salida en formato serie, según el estandard NMEA. Es fundamental recalcar que el receptor calcula la posición (longitud, latitud, altura, velocidad, .. y algunos datos más relativos a los satelites en uso y precisión de los valores calculados), de modo que el software del PC no es responsable de estos cálculos.
El GPS con salida serie NMEA es la base de todos los GPS que mostramos a continuación, que tiene distinto tipo de conexión pero emulan un GPS serie NMEA. En general cada GPS tiene un driver que se encarga de la emulación creando un puerto serie virtual.
El GPS con salida USB es igual al anterior con salida serie, pero necesita un driver específico (suministrado por el fabricante) para emular el puerto serie. Su principal inconveniente es quesolo se suele publicar el driver para PC-Windows. Su única utilidad es para usarlo conectado a un ordenador portatil que no tiene puertos COM, pero sí tiene puertos USB.
Este GPS con conexión compact flash se suele usar en PDAs o PocketPc que lleven este tipo de conector. Algunos modelos llevan en el mismo dispositivo una memeoria adicional de uso genérico, pero que se suele aprovechar para alacenar mapas (que no vienen con el dispositivo)
Este GPS ha sido prácticamente anulado por el GPS Bluetooth, que es el que se suele usar en las modernas PDAs y teléfonos móviles.
Sobre estas lineas vemos dos receptores GPS con conexión Bluetooth, de distintos fabricantes, hay muchos modelos pero todos tienen prácticamente el mismo aspecto. Actualmente, cuando se necesita un GPS para usarlo con un PocketPc o un teléfono móvil, se recurre el Bluetooth.
Estos GPS usan el driver estandard Bluettoth para emular un puerto serie, por lo que no hay problema de conectividad (Windows, Linux, PocketPc, Java MIDP2 en teléfono móvil, etc...).
Normalmente llevan un conector mini-usb, que solo se usa para cargar la batería interna, excepto los modelos con data-loger o tracker, que almecenan tambien el recorrido en cuyo caso se conectan por usb al PC para descargar el recorrido.
Los GPS con conexion Bluettoth han supuesto un gran avance en la conectividad de los GPS, hasta su popularización resultaba problemático conseguir conectores y realizar la conexión con un GPS serie, y en muchos tipos de dispositivos (PDAs y móviles) era imposible conectar un GPS.
GPS integrados.
Ultimamante muchos dispositivos móviles, PocketPc o teléfonos móviles, llevan ya un GPS interado, son modelos de gama alta (es decir, caros). Para quien pueda permitírselo, es una buena opción. Sin embargo la misma funcionalidad se obtiene con un PocketPc o un móvil más popular, añadiendole un GPS Bluettoth.
Científicos españoles mejoran la precisión de los GPS un 90%
DARPA DESARROLLA RECEPTORES DE GPS EN MINIATURA PARA LOS UAV
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