INTRODUCCIÓN

 NAVSTAR-GPS es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión.

 El mismo  es un sistema de navegación basado en 24 satélites de los cuales 12 se encuentran  situados  sobre el horizonte verdadero del receptor Fig.1,  que proporcionan posiciones en tres dimensiones, velocidad y tiempo, las 24 horas del día, en cualquier parte del mundo y en todas las condiciones climáticas, el GPS puede dar servicio a un número ilimitado de usuarios, este sistema  se creó en 1973 bajo los auspicio de la U.S. NAVY    y ha conseguido gran aceptación al  supera las limitaciones que tienen   otros  sistemas de navegación , por lo general son  equipos fiables, de pequeño volumen  , de fácil operación y de  bajo coste. Desde los primeros satélites, se ha probado con éxito sus aplicaciones en la navegación marítima. Se fundamenta Fig.2 en la recepción de un mínimo de cuatro señales de radio de otros tantos satélites de los cuales se conoce de forma  exacta su posición orbital con respecto a la tierra, simultáneamente se conoce  con precisión  el tiempo que han tardado dichas señales en recorrer el camino entre el satélite y el receptor Fig.3                                                       .

 Conociendo la posición de los satélites, la velocidad de propagación de sus señales y el tiempo empleado en llegar al receptor, se puede determinar la posición del receptor sobre la tierra por cálculos de triangulación Fig.4.

 Actualmente el sistema GPS tiene 3 niveles

Nivel espacial: 24 satélites Navstar (Fig.5) que emiten de forma permanente señales con los datos siguientes:

• su posición orbital
• la hora exacta de emisión de las señales
• el almanaque, es decir la posición de todos los otros satélites GPS.

Estos datos son transmitidos en forma de ondas electromagnéticas con frecuencia de microondas entre 1,6 y 1,2 GHz.

Para complementar la red Navstar, gestionada por el gobierno de los Estados Unidos, la Unión Europea impulsa el proyecto Galileo que Inicialmente  iba a estar disponible en el 2008, aunque el proyecto acumula ya tres años de retraso y no podrá comercializar sus primeros servicios hasta 2014, entre otros motivos, por disensiones entre los países participantes.

.Nivel de control:  estaciones de seguimiento están repartidas alrededor de la Tierra. Una de las estaciones hace las tareas de coordinación y sincronización de todos los satélites, entre los sistemas de apoyos al GPS para mejorar la precisión de las localizaciones se encuentran  el EGNOS(EUROPA), EL WAAS (USA), MSAS (JAPON) Y  el GAGAN  (INDIA).

Nivel de usuario: Es el receptor GPS que se puede adquirir en el comercio Fig.6 y Fig.7. 

 Funcionamiento de un receptor GPS

Un dispositivo receptor GPS comprende una antena de recepción, un receptor y una calculadora.

El receptor capta las ondas electromagnéticas emitidas por los satélites GPS, que sabemos que se desplaza a la velocidad de la luz (300.000 km/s). Con este dato podemos saber la distancia  entre el satélite y el receptor.( Fig.3)

El  Navegador GPS de pantalla táctil de un vehículo con información sobre la ruta, así como las distancias y tiempos de llegada al punto de destino. Se puede ver en  la Fig.7

El tiempo en recibir una señal, desde que ha sido emitida por el satélite, varia entre 67 y 86 milisegundos, según sea la posición del satélite respecto a la Tierra y al receptor.

Conociendo la distancia y la posición del satélite, es posible trazar un círculo dentro del cual se encuentra obligatoriamente el receptor Fig.8.  se puede decir que  con la recepción de 4 o más señales de otros tantos satélites de la red GPS, el ordenador integrado en el receptor, calcula la intersección de tres círculos (cada uno establecido por la señal de un satélite distinto) y establece las coordenadas de latitud y longitud. La señal del cuarto satélite permite obtener la altitud.

 La precisión en la determinación de las coordenadas terrestres, depende de varios factores, pero un factor clave es la fiabilidad del reloj del receptor: un error de un nanosegundo puede provocar un error de 30 m en el cálculo de la posición.

Actualmente existen dos niveles de precisión en los receptores GPS:

Standard Positioning Service (SPS): Es la señal GPS abierta estándar que utilizan los receptores comerciales, tiene una precisión de:

• 100 m en horizontal
• 156 m en vertical

Precise Positioning Service (PPS): Estas señales están codificadas y solamente son accesibles para aplicaciones militares, o para usos civiles autorizados por los EEUU. El sistema ofrece los siguientes niveles de precisión :

• 22 m en horizontal
• 27.7m en vertical

No obstante, estos niveles de precisión se pueden mejorar notablemente, repitiendo el número de lecturas de un mismo punto con un pequeño intervalo o combinando los datos de dos receptores, es lo que se denomina GPS diferencial.

APLICACIONES DEL GPS

1.-CIVILES

a). Navegación: Las aplicaciones más extendidas del GPS son en el terreno de la navegación aérea, terrestre y marítima. A los fines de la navegación marítima se le exige los siguientes requisitos por la organización marítima internacional (OMI) .

• Deberá satisfacer principalmente los requisitos operacionales para la navegación en entradas y accesos a puertos y otras aguas en las que la navegación esté restringida.
• Deberá disponer de una capacidad operacional e institucional que le permita ajustarse asimismo a los requisitos particulares de cada zona mediante la intensificación local, si es que dicha capacidad no se ha provisto de otro modo. Los medios de intensificación deberán estar armonizados mundialmente para no tener que llevar a bordo más de un receptor y otro dispositivo.
• Deberá disponer de una capacidad operacional e institucional que le permita ser utilizado por un número ilimitado de usuarios multimodales en tierra, mar y aire.

      .    Deberá ser fiable y de bajo costo para el usuario

 b).  Cartografía - Topografía: La tecnología digital del GPS permite confeccionar mapas geográficos mucho más precisos, mejorando los que había hasta ahora.

c ).  Investigación: El GPS es un instrumento científico de precisión, permite monitorizar numerosos fenómenos como los movimientos de la corteza terrestre o las migraciones de muchas especies animales en combinación con el sistema ARGOS.

d). Tiempo libre: Además de su uso como instrumento de orientación en la montaña, el GPS se utiliza también en nuevos tipos de actividades de ocio como el "Geocaching"" o "búsquedas del Tesoro" mediante GPS.

El GPS es una tecnología con un gran futuro, algunas de cuyas aplicaciones están siendo comercializadas  con gran éxito y otras muchas en fase  experimental o por inventar.

• Teléfonos móviles.
• Topografía y Geodesía.
• Localización agrícola, ganadera y de fauna.
• Salvamento y rescate.
• Deporte, y ocio.
• Para localización de enfermos, discapacitados y menores.
• Aplicaciones científicas en trabajos de campo.
• Geocaching, actividad deportiva consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios.
• Para rastreo y recuperación de vehículos.
• Navegación deportiva.
• Deportes aéreos: parapente,ala delta, planeadores, etc.
• Existe quien dibuja usando tracks o juega utilizando el movimiento como cursor (común en los GPS Garmin).
• Sistemas de gestión y seguridad de flotas.

2. MILITARES.

• Navegación terrestre, aérea y marítima.
•  Guiado de misiles y proyectiles de diverso tipo.
• Busqueda y rescatre.
• Reconocimiento y cartografía.
• Detección de detonaciones

  Vocabulario básico en GPS 

BRG (Bearing): el rumbo entre dos puntos de pasos intermedios (waypoints)

CMG (Course Made Good): rumbo entre el punto de partida y la posición actual

EPE (Estimated Position Error): margen de error estimado por el receptor

ETE (Estimated Time Enroute): tiempo estimado entre dos waypoints

DOP (Dilution Of Precision): medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, según la distribución de los satélites, disponibilidad de ellos...

ETA (Estimated Time to Arrival): hora estimada de llegada al destino

 RECEPTOR  Y  PROCESADOR  GPS