Siguen trabajando los alumnos de 4º C en sus entradas de inventos e inventores. Esta semana el turno ha sido para Jorge Palma que nos quiere informar sobre el funcionamiento de los GPS ¿Situado?
El GPS funciona mediante
una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km, con
trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra.
Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello
localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que
recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno
de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y
calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo
mide la distancia al satélite mediante "triangulación"
Conocidas las distancias,
se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres
satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos
por la señal que emiten, se obtienen la posición absoluta o coordenadas reales
del punto de medición.
Te dejo una animación para que te hagas una idea gráfica del funcionamiento:
La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.
En 1957, la antigua Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I,
que era monitorizado mediante la observación del efecto Doppler de la señal que transmitía.
La armada estadounidense rápidamente
aplicó esta tecnología, para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas
de observaciones de posiciones actualizadas y precisas. Así surgió el sistema TRANSIT.
La disposición de los satélites consta de seis órbitas, en la que en cada órbita hay cuatro satélites. Estos
satélites están a una altitud de 20200 kilómetros y su posición se repite cada de 12
horas. Tienen una inclinación de 55 grados respecto al Ecuador y su vida útil
es de 7,5 años. Tienen una potencia de señal de 160 Dbw.
Un GPS portátil mono
frecuencia de 12 canales paralelos ofrece una precisión de 2,5 a 3 metros en
más del 95% del tiempo. Con el WAAS / EGNOS / MSAS activado, la precisión
asciende de 1 a 2 metros.
La cobertura de los
usuarios es mundial y la capacidad de usuarios es ilimitada.
La información que es
útil al receptor GPS para determinar su posición se llama efemérides. Cada
satélite emite sus propias efemérides, en la que se incluye la salud del
satélite (si debe o no ser considerado para la toma de la posición), su
posición en el espacio, su hora atómica, información doppler, etc.
Cada satélite indica que
el receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera, con centro
en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.
Obteniendo información de
dos satélites queda determinada una circunferencia que resulta cuando se
intersecan las dos esferas en algún punto de la cual se encuentra el receptor.
Teniendo información de
un cuarto satélite, se elimina el inconveniente de la falta de sincronización
entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es en
este momento cuando el receptor GPS puede determinar una posición 3D exacta (latitud, longitud y altitud).
Como casi todos los
inventos, los GPS tienen errores:
- La perturbación ionosférica: La ionosfera está formada por una capa de
partículas que modifican la velocidad de las señales que la atraviesan.
- Los fenómenos meteorológicos: El vapor del agua afecta a las señales
electromagnéticas disminuyendo su velocidad.
- Las imprecisiones en los relojes: Los relojes de los satélites
presentan ligeras desviaciones.
- Las interferencias eléctricas imprevistas: Las interferencias pueden
ocasionar correlaciones erróneas de los códigos o un redondeo inadecuado
en el cálculo de una órbita.
- El error multimedia: Las señales de los satélites pueden sufrir
reflexiones antes de alcanzar el receptor.
- Las interferencias: Constituyen la mayor fuente de error y es
introducida deliberadamente por el estamento militar.
El GPS está disponible
para dispositivos móviles, para videoconsolas, para tabletas...
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