Hoy, probablemente, no haya nadie que no haya oído hablar del GPS. Sin embargo, no todo el mundo tiene una comprensión completa de lo que es. En el artículo intentaremos averiguar qué es el sistema de posicionamiento global, en qué consiste y cómo funciona.
Historia
El sistema de navegación GPS es parte del complejo Navstar, desarrollado y operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. El proyecto del complejo comenzó a implementarse en 1973. Y ya a principios de 1978, después de una prueba exitosa, lo pusieron en funcionamiento. Para 1993, 24 satélites habían sido lanzados alrededor de la Tierra, cubriendo completamente la superficie de nuestro planeta. La parte civil de la red militar de Navstar se conoció como GPS, que significa Sistema de Posicionamiento Global ("sistema de posicionamiento global").
Su base consiste en satélites que se mueven en seis órbitas circulares. Miden sólo un metro y medio de ancho, y poco más de cinco metros de largo. El peso en este caso es de unos ochocientos cuarenta kilogramos. Todos ellos ofrecen un rendimiento completo en cualquier parte de nuestro planeta.
El seguimiento se realiza desde la estación de control principal, ubicada en el estado de Colorado. Está la Base de la Fuerza Aérea Schriver, la quincuagésima fuerza espacial.
Hay más de diez estaciones de rastreo en la Tierra. Se encuentran en la Isla Ascensión, Hawái, Kwajalein, Diego García, Colorado Springs, Cabo Cañaveral y otros lugares, cuyo número crece cada año. Toda la información recibida de ellos se procesa en la estación principal. Los datos actualizados se cargan cada veinticuatro horas.
Este posicionamiento global es un sistema satelital operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Funciona en cualquier clima y transmite información constantemente.
Principio de funcionamiento
Los sistemas de posicionamiento global GPS funcionan en base a los siguientes componentes:
- trilateración de satélites;
- distancia por satélite;
- referencia de tiempo exacto;
- ubicación;
- corrección.
Echemos un vistazo más de cerca.
La trilateración es el cálculo de la distancia de los datos de tres satélites, gracias a los cuales es posible calcular la ubicación de un punto determinado.
Range significa la distancia a los satélites, calculada por el tiempo que tarda la señal de radio en viajar desde ellos hasta el receptor, teniendo en cuenta la velocidad de la luz. Para determinar el tiempo, se genera un código pseudoaleatorio, gracias al cual el receptor puede fijar el retraso en cualquier momento.
La figura siguiente indica unadependiendo de la precisión del reloj. Los satélites tienen relojes atómicos que tienen una precisión de un nanosegundo. Sin embargo, debido a su alto costo, no se usan en todas partes.
Los satélites están ubicados a una altitud de más de veinte mil kilómetros de la Tierra, exactamente lo necesario para un movimiento estable en órbita y una reducción de la resistencia atmosférica.
Durante la operación del sistema de posicionamiento global en el mundo, se cometen errores que son difíciles de eliminar. Esto se debe al paso de la señal a través de la troposfera y la ionosfera, donde la velocidad disminuye, lo que provoca fallas en la medición.
Componentes de un sistema de mapeo
Hay muchos productos de sistemas de posicionamiento global y aplicaciones cartográficas GIS. Gracias a ellos, los datos geográficos se forman y actualizan rápidamente. Los componentes de estos productos son receptores GPS, software y dispositivos de almacenamiento de datos.
Los receptores pueden realizar cálculos con una frecuencia de menos de un segundo y una precisión de decenas de centímetros a cinco metros, operando en modo diferencial. Se diferencian entre sí en tamaño, capacidad de memoria y número de canales de seguimiento.
Mientras una persona está parada en un lugar o moviéndose, el receptor recibe señales de los satélites y hace un cálculo sobre su ubicación. Los resultados en forma de coordenadas se muestran en la pantalla.
Los controladores son computadoras portátiles que ejecutan el software necesario para recopilar datos. El software controla la configuración del receptor. Las unidades tienendiferentes dimensiones y tipos de registro de datos.
Cada sistema está equipado con software. Después de cargar la información de la unidad a su computadora, el programa aumenta la precisión de los datos utilizando un método de procesamiento especial llamado "corrección diferencial". El software visualiza los datos. Algunos de ellos se pueden editar manualmente, otros se pueden imprimir, etc.
Posicionamiento global GPS: sistemas que ayudan a recopilar información para ingresar a bases de datos y el software la exporta a programas GIS.
Corrección diferencial
Este método mejora significativamente la precisión de los datos recopilados. En este caso, uno de los receptores se encuentra en un punto de determinadas coordenadas, y el otro recoge información donde se desconocen.
La corrección diferencial se implementa de dos formas.
- La primera es la corrección diferencial en tiempo real, donde la estación principal calcula y reporta los errores de cada satélite. El móvil recibe los datos actualizados y muestra los datos corregidos.
- La segunda, la corrección diferencial en el posprocesamiento, tiene lugar cuando la estación principal escribe las correcciones directamente en un archivo de la computadora. El archivo original se procesa junto con el actualizado, luego se obtiene uno corregido diferencialmente.
Los sistemas cartográficos de Trimble son capaces de utilizar ambos métodos. Por lo tanto, si se interrumpe el modo en tiempo real, sigue siendo posible utilizarlo en el posprocesamiento.
Solicitud
GPSaplicado en diferentes áreas. Por ejemplo, los sistemas de posicionamiento global se utilizan ampliamente en la industria de los recursos naturales, donde los geólogos, biólogos, silvicultores y geógrafos los utilizan para registrar posiciones e información adicional. También es un área de infraestructura y desarrollo urbano donde se controlan los flujos de tráfico y el sistema de servicios públicos.
Los sistemas GPS de posicionamiento global también se utilizan ampliamente en la agricultura, describiendo, por ejemplo, las características de los campos. En las ciencias sociales, los historiadores y arqueólogos los utilizan para navegar y registrar sitios históricos.
El alcance de los sistemas de mapas GPS no se limita a esto. Se pueden usar en cualquier otra aplicación donde se necesiten coordenadas precisas, tiempo y otra información.
Receptor GPS
Este es un receptor de radio que determina la posición de la antena basándose en información sobre los retardos de tiempo de las señales de radio de los satélites Navstar.
Las mediciones se forman con una precisión de tres a cinco metros, y si hay una señal de una estación terrestre, hasta un milímetro. Los navegadores GPS de tipo comercial en muestras antiguas tienen una precisión de ciento cincuenta metros, y en los nuevos, hasta tres metros.
Basados en receptores, se fabrican registradores GPS, rastreadores GPS y navegadores GPS.
El equipo puede ser personalizado o profesional. Segundodifiere en calidad, modos de operación, frecuencias, sistemas de navegación y precio.
Los receptores personalizados son capaces de informar coordenadas precisas, hora, altitud, rumbo especificado por el usuario, velocidad actual e información sobre la carretera. La información se muestra en el teléfono o la computadora a la que está conectado el dispositivo.
Navegadores GPS: mapas
Maps mejora la calidad del navegador. Vienen en tipos vectoriales y ráster.
Las variantes vectoriales almacenan datos sobre objetos, coordenadas y otra información. Pueden presentar terreno natural y muchos objetos como hoteles, gasolineras, restaurantes, etc., ya que no contienen imágenes, ocupan menos espacio y funcionan más rápido.
Los tipos de ráster son los más simples. Representan una imagen del área en coordenadas geográficas. Se puede tomar una foto satelital o escanear un mapa en papel.
Actualmente existen sistemas de navegación que el usuario puede complementar con sus objetos.
Rastreadores GPS
Dicho receptor de radio recibe y transmite datos para controlar y rastrear los movimientos de varios objetos a los que está conectado. Incluye un receptor que determina las coordenadas, y un transmisor que las envía a un usuario ubicado a distancia.
Los rastreadores GPS entran:
- personal, usado individualmente;
- automóvil, conectado a bordoredes automáticas.
Se utilizan para determinar la ubicación de diversos objetos (personas, vehículos, animales, mercancías, etc.).
Estos dispositivos se pueden usar para suprimir señales que forman interferencias en las frecuencias donde opera el rastreador.
registrador GPS
Estas radios pueden funcionar en dos modos:
- receptor GPS normal;
- registrador, registrando información sobre el camino recorrido.
Pueden ser:
- portátil, equipado con una batería recargable de pequeño tamaño;
- automóvil, alimentado por la red de a bordo.
En los modelos modernos de registradores es posible registrar hasta doscientos mil puntos. También se sugiere marcar cualquier punto en su camino.
Los dispositivos se utilizan activamente en turismo, deportes, seguimiento, cartografía, geodesia, etc.
Posicionamiento global hoy
Según la información proporcionada, se puede concluir que estos sistemas ya se utilizan en todas partes, y el alcance tiende a ser aún más generalizado.
El posicionamiento global abarca el sector de consumo. El uso de las últimas innovaciones técnicas hace que el sistema sea uno de los más buscados en este segmento de mercado.
Junto con GPS, GLONASS se está desarrollando en Rusia y Galileo en Europa.
Al mismo tiempo, el posicionamiento global no está exento de inconvenientes. Por ejemplo, en un apartamento de un edificio de hormigón armado, en un túnel o sótano, determine la ubicación exactaimposible. Las tormentas magnéticas y las fuentes de radio en tierra pueden interferir con la recepción normal. Los mapas de navegación se vuelven obsoletos rápidamente.
El mayor inconveniente es que el sistema depende completamente del Departamento de Defensa de EE. UU., que en cualquier momento puede, por ejemplo, activar la interferencia o desactivar la parte civil por completo. Por lo tanto, es tan importante que además del sistema de posicionamiento global GPS y GLONASS, y Galileo también se estén desarrollando.
