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GPS…Sistema de Posicionamiento Global. ¿Te Has Imaginado Cómo Funciona?

Muchas son las personas que utilizan el GPS, en los teléfonos y en los automóviles para orientarse acerca de un camino, o posibles caminos el cual deben tomar, pero lo que quizás no sabían es que el Sistema de Posicionamiento Global, conocido como GPS funcionas gracias a 24 Satélites, que se encuentran en órbita a 20.200 kilómetros de altura, para poder cubrir toda la superficie del planeta.

Permite el sistema determinar la posición de un objeto, teléfono, PCs y automóviles  en todo el planeta, fue desarrollado, empleado e instalado por Estados Unidos específicamente por el departamento de estado. También se aplica para la topografía, geodesia, la navegación deportiva especialmente en el deporte aéreo, localización de menores y  enfermos, localización agrícola, como sistema de gestión y seguridad de flotas.

¿Cómo Determina la Posición el Sistema de Posicionamiento Global?

En los teléfonos o Automóviles por ejemplo se localiza automáticamente, ya que contienen un receptor de señal, en el momento que se requiera saber la posición, para que eso suceda como mínimo trabajan en conjunto tres satélites de la red, el receptor implantado recibe las señales donde indica la hora del reloj y la identificación de cada uno de ellos.

Bien, luego con fundamentos en estas señales, el receptor sincroniza el reloj de GPS para luego calcular el tiempo que se demoran en llegar las señales al aparato electrónico, mediante el método de trilateración inversa. Este es un método para determinar posiciones relativas, por medio de la geometría de triángulos, de manera semejante a la triangulación. Esta técnica se basa en calcular, la distancia de cada uno de los satélites al punto de medición.

Ya conocidas las distancias de los satélites, se puede terminar fácilmente la verdadera posición relativa con respecto a los mismos. Se conocen además la posición y coordenadas de cada uno de ellos, por la emisión de sus señales y finalmente se logra obtener las coordenadas reales del punto medido o la posición absoluta. También se tiende a conseguir una exactitud extrema en el reloj del Sistema de Posicionamiento Global.

Construyó  la antigua Unión Soviética un sistema similar el cual fue llamado GLONASS, hoy día se encuentra gestionado por la Federación Rusa. La Unión Europea está actualmente desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite que lleva el nombre de Galileo. También la República Popular China, se encuentra estableciendo su propio sistema de navegación el cual llaman Beidou, está planeado que cuente con 12 y 14 Satélites entre los años 2011 y 2015, se sospecha que para el 2020 debería de contar con un total de 30 satélites, de hecho para abril de 2011 solo tenían 8 en órbita.

Historia del Sistema.

El sistema TRANSIT se trata de una tecnología de navegación que utilizaba satélites  de la armada estadounidense. Proveía tal sistema de navegación de sus flotas, visualizaciones de posiciones precisas y actualizadas.  Estuvo operativo desde 1964 y hasta 1967, no solo se utilizó para uso militar sino también comercial.

Para ese entonces las actualizaciones de posición, se encontraban libres cada 40 minutos mientras que el personal que observaba debía permanecer casi estático, todo esto para lograr obtener la información adecuada. Posteriormente, para la misma época y con la ayuda de los relojes atómicos, se preparó una constelación de satélites, cada uno de ellos portaban estos relojes. Con base en una referencia de tiempo determinado, todos los relojes de los satélites se encontraban sincronizados.

Se combinó el programa de la fuerza aérea de estados unidos, el cual consisten en técnicas de transmisión codificada que impartía datos exactos que usa una señal modulada de PRN, lo que se conoció como Programa de Tecnológico de Navegación, renombrado posteriormente NAVSTRA GPS, con el programa de la Armada.

Fueron desarrollados y lanzados a órbita 11 satélites de prototipo experimentales NAVSTRA entre 1978 y 1985, finalmente enviaron una nueva generación de satélites, hasta completar los que actualmente están en operación. El gobierno de los Estados Unidos en el 2009 ofreció un servicio normalizado  de la posición para colaborar con las necesidades de la OASI, y claro está que aceptó tal ofrecimiento.

GPS en Automóviles

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Señal de Emisión del Sistema de Posicionamiento.

Cada uno de los Satélites del Sistema de Posicionamiento Global emiten un mensaje de navegación a 50 bits por segundos, con una frecuencia de microondas aproximadamente de 1600 MHz. Para hacernos una suposición de esta frecuencia miremos la radio, que emite entre 87,5 a 108,0 MHz mientras que las redes Wi-Fi funcionan aproximadamente entre 5000 MHz y 2400 MHZ. Exactamente todos los satélites emiten  frecuencia a 1575,42 MHz, conocida como señal L1, y a 1227,6 llamada señal L2.

La señal proporciona también la hora de la semana exacta, de acuerdo con el reloj atómico que está en el satélite, el número de semana y un informe de estado al satélite, de manera tal que pueda deducirse si es defectuoso o no. Todas y cada una de las transmisiones duran 30 segundos y lleva en datos codificados 1500 bits. Está codificada con una secuencia PRN, pseudo aleatoria esta pequeña cantidad de datos, es de alta velocidad la secuencia y diferente para cada satélite. Conocen pus los códigos PRN de cada satélite los receptores GPS, de tal manera pueden decodificar la señal y distinguir entre los distintos satélites.

Son cronometrados los transmisores para comenzar de forma exacta en el minuto y segundo, tal como lo ordene el reloj atómico de los satélites.  Una primera fase de la señal GPS muestra al receptor la similitud entre el reloj del satélite y la hora GPS. La segunda fase de datos suministra al receptor la información de la órbita exacta del satélite

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GPS Integrado al Teléfono Móvil.

En el mercado de la telefonía móvil en la actualidad, la tendencia es la de integrarle por parte de los fabricantes la tecnología GPS, insertada dentro de los dispositivos. Está popularmente extendido en los teléfonos móviles Smartphone el uso y masificación del GPS, dando como surgimiento un gran ecosistema de  software para un dispositivo como este.

También nuevos modelos de negocios en el que se usa el terminal móvil que proporciona la navegación tradicional, como los Servicios Basados en la Localización o LBS. Entre los usos del GPS dentro de la telefonía móvil se encuentran las aplicaciones donde se permite conocer la posición de los amigos cercanos sobre un mapa.

Satélites GPS

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Funcionamiento del Receptor.

Lleva el nombre de efemérides la información que le es útil al receptor, para proporcionar su posición. De tal manera cada satélite va emitiendo su propia efemérides, en el que se incluye la posición en el espacio, la salud del satélite, la información dopper, la hora atómica, entre otros.

Por medio de la trilateración se precisa la posición del receptor. Cada uno de los satélites indica que el receptor se encuentra en un determinado punto de la superficie terrestre, con radio la distancia total hasta el receptor y centro en el satélite.

Con la información obtenida de dos satélites queda denotada una circunferencia, que resulta cuando se interceptan las dos esferas de algún punto en el cual esta ubicado el receptor. La información adicional de un tercer satélite desecha el inconveniente de la falta de sincronización que hay entre los relojes satelitales y el reloj de los receptores GPS. Así ya se llega al momento cuando el receptor del sistema de posicionamiento global  logra determinar la posición exacta.

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