GPS Fisica

8/18/2019 GPS Fisica

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Universidad Nacional deIngeniería

Facultad de Ingeniería Industrial ySistemas

Área de Ciencias Básicas

Sistema de Posicionamiento Global (GPS

Integrantes

♣ Ordoñez Vallenas, Antonio

♣ Trujillo Peceros, Diego

♣ Sevillano Caldas, Jaime

Curso

Física oderna

Pro!esorValdivia endoza, !ector

Fec"a

"# de A$ril, "%#&


2/32

"

Contenido

#' (ntroducci)n''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

"' !istoria'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

*' Segmentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

A' Segmento es+acial''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

' Segmento de control'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

C' Segmento de usuario''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

-' Comunicaci)n'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#A' Formato del mensaje'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

' Frecuencia del sat.lite'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

C' Demodulaci)n / decodi0caci)n''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

1' Posicionamiento'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

&' 2elaci)n con la 3ísica''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

4' Fuentes de error'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

5' 6+s di3erencial''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

7' A+licaciones'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

#%''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Conclusi)n

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#

##'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''i$liogra3ía

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#


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*

IN#$%&UCCI'N

6PS es un sistema 8ue tiene como o$jetivo la determinaci)n de lascoordenadas es+aciales de +untos res+ecto de un sistema de re3erencia

mundial' 9os +untos +ueden estar u$icados en cual8uier lugar del

+laneta, +ueden +ermanecer est:ticos o en movimiento / las

o$servaciones +ueden realizarse en cual8uier momento del día' Aun8ue

su invenci)n se atri$u/e a los go$iernos de Francia / .lgica, el sistema

3ue desarrollado e instalado +or el De+artamento de De3ensa de los

;stados =ational (mager/ and a++ing

Agenc/? +uede modi0car sin +revio aviso su 3uncionamiento' De todos

modos el acceso a las señales 8ue emiten los sat.lites es de car:cter

+$lico, no re8uiri.ndose licencia o autorizaci)n alguna'

;Bisten a+licaciones de " ti+os Civiles / militares' ;ntre las civiles

tenemos ;studio de 3en)menos atmos3.ricos, localizaci)n / navegaci)n

en regiones in@)s+itas, modelos geol)gicos / to+ogr:0cos, ingeniería

civil, sistemas de alarma autom:tica, sincronizaci)n de señales, guiado

de disminuidos 3ísicos, navegaci)n / control de otas de ve@ículos,


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-

navegaci)n desasistida de ve@ículos, etc' ;ntre las a+licaciones militares

se em+lea la tecnología 6PS en la navegaci)n militar >aeronaves,

ve@ículos terrestres, $arcos, etc'?, en el guiado de misiles / +ara el

+osicionamiento de las tro+as'

;n la actualidad, el uso civil de 6PS @a so$re+asado largamente el uso

militar, convirti.ndose de @ec@o en un servicio +$lico de car:cter

mundial de enorme im+ortancia / con innumera$les a+licaciones'

IS#%$I)

;n #714 la


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1

ruido +seudoaleatorio >P2=?, en lo 8ue se conoci) como =avigation

Tec@nolog/ Program, +osteriormente renom$rado como =AVSTA2 6PS'

;ntre #745 / #751 se desarrollaron / lanzaron once sat.lites +rototi+o

eB+erimentales >locE (, locE ((, locE ((A, locE ((2 / locE ((F?, llevan

incor+orados un reloj at)mico>G#s en un mill)n de años? des+u.ssiguieron otras generaciones de sat.lites con relojes maser +asivos de

@idr)geno >G#s en "'4 millones de años?, @asta com+letar la

constelaci)n actual, a la 8ue se declar) con Hca+acidad o+eracional

inicialI en diciem$re de #77* / con Hca+acidad o+eracional totalI en

a$ril de #771'

;l go$ierno de ;stados unidos, ill Clinton, se com+romete mediante una

carta a la (CAC( a +roveer señales de 6PS a la comunidad internacional'

S*G+*N#%S

;l GPS est: integrado +or tres segmentos o com+onentes de un

sistema, 8ue a continuaci)n se descri$en

a Segmento es,acial

;l segmento es+acial inclu/e los sat.lites / los co@etes Delta 8ue

lanzan los sat.lites desde Ca$o Cañaveral, en Florida'

9os sat.lites 6PS vuelan en )r$itas circulares a una altitud de "%,"%%

Em / con un +eriodo de #" @oras' 9as )r$itas est:n inclinadas

res+ecto al ecuador +or 11 grados +ara asegurar 8ue se cu$ra las

regiones +olares'

Potenciadas +or +aneles solares, los sat.lites continuamente se

orientan de 3orma 8ue los +aneles encaren al sol / su antena @acia la

tierra' Cada uno de los *" sat.lites, +osicionados en & or$itas,

circulan la tierra " veces +or día'

http://www.ubicamovil.com/localizacion-rastreo-satelital-gps-coches-autos-motos-lanchas-yates.htmlhttp://www.ubicamovil.com/localizacion-rastreo-satelital-gps-coches-autos-motos-lanchas-yates.html


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&

9os sat.lites se com+onen de

Paneles Solares- Cada sat.lite est: e8ui+ado con +aneles solares'

;stos +aneles ca+tan la energía del sol, 8ue +ro+orciona la energía

+ara el sat.lite durante toda su vida'

Com,onentes *.ternos/ tales como antenas' ;l eBterior del

sat.lite 6PS tiene una variedad de antenas' 9as señales generadas

+or el transmisor de radio se envían a los rece+tores 6PS a trav.s de

las antenas de $anda 9' Otro com+onente es el transmisor de radio,

8ue genera la señal' Cada uno de los *" sat.lites transmite su +ro+ioc)digo nico en la señal'


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4

Com,onentes Internos Tales como relojes at)micos / radio

transmisores' Cada sat.lite contiene cuatro relojes at)micos' ;stos

relojes tienen una +recisi)n de una $illon.sima de segundo o de un

nanosegundo' 9a im+recisi)n de un reloj at)mico de un segundo se

trasladaría a un error de "77*,*5 Em +ara un rece+tor 6PS'

b Segmento de control

;l segmento de control del 6PS consiste en

*staci0n de Control +aestro1 9a estaci)n de control +rinci+al,

situado en Sc@riever ase de la Fuerza A.rea en Colorado S+rings,

Colorado, es res+onsa$le de la gesti)n glo$al de los sitios de

monitoreo / transmisi)n a distancia' 6PS e3em.rides siendo una

ta$ulaci)n de las +osiciones calculadas, velocidades/ la ascensi0n

recta / declinaci0n de los sat.lites 6PS en momentos es+ecí0cos'

*staciones de +onitoreo Seis estaciones de monitoreo se

encuentran en la $ase a.rea de Sc@riever, en Colorado, Ca$o

Cañaveral, Florida, !aai, (sla Ascensi)n en el Oc.ano Atl:ntico, el

atol)n de Diego 6arcía en el Oc.ano Kndico, / la isla de Lajalein en

el Oceano Pací0co Sur' Seis estaciones adicionales de monitoreo se


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5

añadieron en "%%1 en Argentina, a@rein, 2eino


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7

c Segmento usuario

;l segmento de usuario inclu/e el e8ui+o de los militares / civiles

8ue reci$en las señales 6PS'

;l e8ui+o de usuario 6PS militar se @a integrado en com$atientes,

$om$arderos, tan8ues, @elic)+teros, $arcos, su$marinos, tan8ues,

jee+s / soldados' Adem:s de las actividades $:sicas de navegaci)n,

a+licaciones militares de 6PS inclu/en designaci)n de $lanco, a+o/o

a.reo cercano / las armas Ninteligentes'

Con el aumento de la +o+ularidad de los rece+tores 6PS en los

ltimos años, la comunidad civil tiene su +ro+io segmento de usuario

grande / diverso' To+)gra3os utilizan el 6PS +ara a@orrar tiem+o

res+ecto a los m.todos de encuesta convencionales' ;l 6PS es

utilizado +or los aviones / $arcos +ara la navegaci)n en ruta / +ara

usos en aero+uertos o +uertos'

A continuaci)n enumeraremos las partes de las 8ue consta un 6PS

# Antena con +ream+li0cador

" Secci)n de radio 3recuencia o canal

* icro +rocesador +ara reducci)n, almacenamiento / +rocesamiento

de datos

- Oscilador de +recisi)n +ara la generaci)n de los c)digos +seudo

aleatorios utilizados en la medici)n del tiem+o de viaje de la señal

1 Fuente de energía el.ctrica

& (nter3aces del usuario >+antalla, teclado de comandos?'

4 emoria de almacenamiento


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#%

Funciones del GPS

# (denti0caci)n / seguimiento de los c)digos asociados a cada sat.lite'

" Determinaci)n de la distancia'

* Decodi0caci)n de las señales de datos de navegaci)n +ara o$tenerlas e3em.rides, el almana8ue'

- A+licar las correcciones >del reloj, ionos3ericas,'''?'

1 Determinaci)n de la +osici)n / velocidad'

& Validaci)n de los resultados o$tenidos / almacenamiento en

memoria'

4 Presentaci)n de la in3ormaci)n'

C%+UNIC)CI'N

Formato del +ensa2e

GPS !ormato de mensa2e

Sub!rames &escri,ci0n

#Satellite clocE,

6PS time relations@i+

"*;+@emeris

>+recise satellite or$it?

-1

Almanac com+onent

>satellite netorE s/no+sis,

error correction?

Cada sat.lite 6PS transmite continuamente un mensaje de navegaci)n

en las 3recuencias 9# CQA / 9" PQR a una velocidad de 1% $its +or

segundos' Cada mensaje com+leto tarda 41% segundos >#" minutos ?


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##

+ara com+letar' 9a estructura del mensaje tiene un 3ormato $:sico de

una estructura de #1%% $its de longitud com+uesto de cinco su$

estructuras, cada su$ estructura de *%% $its >& segundos? de largo' 9as

su$ estructuras - / 1 se su$ conmutadas "1 veces cada uno, de modo

8ue un mensaje de datos com+leto re8uiera la transmisi)n de "1estructuras com+letos' Cada su$estructura consta de diez +ala$ras,

cada una de *% $its de longitud' De este modo, con *%% $its en una

su$estructura, +or 1 su$estructuras de una estructura, +or "1

estructuras en un mensaje, cada mensa2e es de 34-566 bits de

longitud' A una velocidad de transmisi)n de 1% $its Q s, esto da 41%

segundos +ara transmitir un mensaje de almana8ue entero >6PS?' Cada

estructura de *%segundos comienza +recisamente en el minuto o

mediominutos segn lo indicado +or el reloj at)mico en cada sat.lite'

9a +rimera su$estructura de cada 3rame codi0ca el nmero de semanas

/ el tiem+o dentro de la semana, así como los datos so$re la salud del

sat.lite' 9a segunda / la tercera su$tramas contienen las e!em7rides

la )r$ita +recisa +ara el sat.lite' 9as su$tramas cuarta / 8uinta

contienen el almana8ue, 8ue contiene in3ormaci)n de )r$ita / la

in3ormaci)n de estado +ara @asta *" sat.lites de la constelaci)n, así

como los datos relacionados con la correcci)n de errores' Por lo tanto,+ara o$tener una localizaci)n +or sat.lite +recisa de este mensaje

transmitido, el rece+tor de$e de modular el mensaje de cada sat.lite

8ue inclu/e en su soluci)n durante #5 a *% segundos' Para recoger todos

los almana8ues de transmisi)n, el rece+tor de$e de modular el mensaje

de 4*" a 41% segundos, o #" #Q" minutos'

Todos los sat.lites transmiten en las mismas 3recuencias, las señales de

codi0caci)n utilizando divisi)n de c)digo nico de acceso mlti+le>CDA? +ara rece+tores +ueden distinguir los sat.lites individuales entre

sí' ;l sistema utiliza dos ti+os de codi0caci)n CDA distintas el $ruto Q

ad8uisici)n >C Q A? de c)digo, 8ue es accesi$le +or el +$lico en general,

/ el c)digo >P >R??, 8ue se ci3ra de modo 8ue s)lo el ej.rcito de ;stados


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#"

CQA? and

encr/+ted +recision >P>R?? codes, +lus

t@e 9# civilian >9#C? and militar/ >?

codes on 3uture locE ((( satellites'

9;#""4'&%

!z

P>R? code, +lus t@e 9"C and militar/

codes on t@e locE ((2 and neersatellites'

93#*5#'%1

!z

=


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#*

!z ionos3ericas adicionales'

95##4&'-1

!zSeñal +ara uso civil uso civil' >So9?'

Todos los sat.lites transmiten en las mismas dos 3recuencias, #'141-"

6!z >señal 9#? / #'""4& 6!z >señal 9"?' 9a red de sat.lite utiliza una

t.cnica de CDA de am+lio es+ectro, donde los mensajes de datos de

$aja velocidad de $its est: codi0cado con una secuencia de alta

velocidad de +seudoaleatorio >P2=? 8ue es di3erente +ara cada sat.lite'

;l rece+tor de$e estar al tanto de los c)digos P2= +ara cada sat.lite

+ara reconstruir los datos de los mensajes reales' ;l c)digo C Q A, +ara

uso civil, transmite los datos a #'%"* millones de c@i+s +or segundo,mientras 8ue el c)digo P, +ara uso militar ;;'


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#-

9a $anda de 3recuencia 91 en #'#4&-1 6!z 3ue añadido en el +roceso de

modernizaci)n del 6PS' ;sta 3recuencia cae en un rango +rotegido a

nivel internacional +ara la navegaci)n a.rea, +rometiendo +oca o

ninguna inter3erencia en todas las circunstancias' ;l +rimer sat.lite del

$lo8ue ((F 8ue +ro+orciona esta señal 3ue lanzado en "%#%' 9a 91 constade dos com+onentes 8ue son +ortadoras en cuadratura de 3ase entre sí'

Cada com+onente de ve@ículo una clave de des+lazamiento $i3:sico

>PSL? modulada +or un gru+o de $its inde+endiente' N91, la tercera

señal civil de 6PS, con el tiem+o so+ortar: a+licaciones de seguridad de

la vida, til de la aviaci)n / +ara o3recer una ma/or dis+oni$ilidad /

+recisi)n'

&emodulaci0n y decodi=caci0nDe$ido a 8ue todas las señales de sat.lite son modulados en la misma

3recuencia +ortadora 9#, las señales de$en estar se+arados des+u.s de

la demodulaci)n' ;sto se realiza mediante la asignaci)n de cada sat.lite

una secuencia $inaria nica conocida como un c)digo 6old' 9as señales

son decodi0cadas des+u.s de la demodulaci)n usando la suma de los

c)digos 6old 8ue corres+onden a los sat.lites monitorizados +or el

rece+tor'

Si la in3ormaci)n de almana8ue +reviamente @a sido ad8uirida, el

rece+tor recoge los sat.lites +ara escuc@ar +or sus P2=s, nmeros

nicos en el rango de # a *"' Si la in3ormaci)n de almana8ue no est: en

la memoria, el rece+tor entra en un modo de $s8ueda @asta 8ue se

o$tiene un $lo8ueo en uno de los sat.lites' Para o$tener un $lo8ueo, es

necesario 8ue @a/a una línea de visi)n sin o$st:culos desde el rece+tor

al sat.lite' Des+u.s, el rece+tor +uede ad8uirir el almana8ue /

determinar los sat.lites @a de es+erar las' Como detecta cada señal de

los sat.lites, se identi0ca +or su +atr)n de c)digo C Q A' Puede @a$er unademora de @asta *% segundos antes de la +rimera estimaci)n de

+osici)n de$ido a la necesidad de leer los datos de e3em.rides'

;l +rocesamiento del mensaje de navegaci)n +ermite la determinaci)n

de la @ora de transmisi)n / la +osici)n del sat.lite en este momento'


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#1

P%SICI%N)+I*N#%

Para u$icar la +osici)n eBacta donde nos encontramos situados, el

rece+tor 6PS tiene 8ue localizar +or lo menos * sat.lites 8ue le sirvan de

+untos de re3erencia' ;n realidad eso no constitu/e ningn +ro$lema

+or8ue normalmente siem+re @a/ 5 sat.lites como mínimo dentro delcam+o visual de cual8uier rece+tor 6PS' Para determinar el lugar

eBacto de la )r$ita donde de$en encontrarse los sat.lites en un

momento dado'

Tanto los rece+tores 6PS de mano, como los instalados en ve@ículos con

antena eBterior 0ja, necesitan a$arcar el cam+o visual de los sat.lites'

6eneralmente esos dis+ositivos no 3uncionan $ajo tec@o ni de$ajo de las

co+as de los :r$oles, +or lo 8ue +ara 8ue tra$ajen con +recisi)n @a/ 8ue

situarlos en el eBterior, +re3eri$lemente donde no eBistan o$st:culos 8ue

im+idan la visi$ilidad / reduzcan su ca+acidad de ca+tar las señales 8ue

envían a la Tierra los sat.lites'

;l +rinci+io de 3uncionamiento de los rece+tores 6PS es el siguiente

Primero cuando el rece+tor detecta el +rimer sat.lite se genera unaes3era virtual o imaginaria, cu/o centro es el +ro+io sat.lite' ;l radio de

la es3era, es decir, la distancia 8ue eBiste desde su centro @asta la

su+er0cie, ser: la misma 8ue se+ara al sat.lite del rece+tor' Uste ltimo

asume entonces 8ue se encuentra situado en un +unto cual8uiera de la

su+er0cie de la es3era, 8ue an no +uede +recisar'

Segundo al calcular la distancia @asta un segundo sat.lite, se genera

otra es3era virtual' 9a es3era anteriormente creada se su+er+one a estaotra / se crea un anillo imaginario 8ue +asa +or los dos +untos donde se

interce+tan am$as es3eras' ;n ese instante /a el rece+tor reconoce 8ue

s)lo se +uede encontrar situado en uno de ellos'

#ercero el rece+tor calcula la distancia a un tercer sat.lite / se genera


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#&

una tercera es3era virtual' ;sa es3era se corta con un eBtremo del anillo

anteriormente creado en un +unto en el es+acio / con el otro eBtremo en

la su+er0cie de la Tierra' ;l rece+tor discrimina como u$icaci)n el +unto

situado en el es+acio utilizando sus recursos matem:ticos de

+osicionamiento / toma como +osici)n correcta el +unto situado en la Tierra'

Cuarto una vez 8ue el rece+tor ejecuta los tres +asos anteriores /a

+uede mostrar en su +antalla los valores corres+ondientes a las

coordenadas de su +osici)n, es decir, la latitud / la longitud'

>uinto +ara detectar tam$i.n la altura a la 8ue se encuentra situado el

rece+tor 6PS so$re el nivel del mar, tendr: 8ue medir adicionalmente ladistancia 8ue lo se+ara de un cuarto sat.lite / generar otra es3era virtual

8ue +ermitir: determinar esa medici)n'

$*9)CI'N C%N 9) F?SIC)

:- Princi,io de triangulaci0n

;l Princi+io de Triangulaci)n es el usado +or el 6PS +ara calcular una

+osici)n' Uste consiste sim+lemente en el conocimiento de la +osici)n

del instrumento res+ecto a cuatro sat.lites di3erentes' ;l rece+tor

calcula el tiem,o 8ue le @a tardado en llegar la señal emitida +or el

sat.lite, / conociendo la velocidad de +ro+agaci)n de la señal, .ste

determina una es3era dentro de la cual est: su +osici)n necesariamente'

Para ello sim+lemente @ace uso de la 3)rmula 8ue nos dice 8ue la

distancia es igual a la velocidad +or el tiem+o em+leado' Si calcula laecuaci)n de una es3era alrededor de cada sat.lite, la intersecci)n de

todas ella determina la +osici)n real del rece+tor, es +or ello 8ue

cuantos m:s sat.lites @a/a o$tendr: una ma/or +recisi)n' ;l +rinci+io se

le conoce como #rilateraci0n Satelital'


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#5

Para 8ue el reloj del rece+tor se sincronice con el reloj at)mico de los

sat.lites se varía el tiem+o medido +or el +rimero @asta 8ue las tres

circun3erencias se corten en un +unto'

3- *!ectos relativistas

Segn la Teoría de 2elatividad, se sa$e 8ue el tiem+o se dilata durante

movimientos m:s r:+idos' ;sto va a a3ectar a los sat.lites en )r$ita, /a

8ue su velocidad alrededor de la Tierra es de v *54- mQs, +or tanto los

relojes 8ue llevan se atrasan res+ecto a los 8ue est:n en la su+er0cie

del +laneta' 9a dilataci)n del tiem+o relativista +rovoca una ineBactituden el tiem+o de a+roBimadamente 4W" microsegundos al día'

Tam$i.n conocemos 8ue el tiem+o avanza m:s des+acio cuanto ma/or

es el cam+o gravitatorio, +or tanto +ara un o$servador en la Tierra el

reloj del sat.lite ir: m:s de+risa 8ue el su/o, /a 8ue estos se encuentran

a una altitud de "%'%%% Em / el +otencial gravitatorio es entonces m:s

d.$il' Teniendo en cuenta 8ue este e3ecto es seis veces ma/or 8ue el

anterior descrito'

Con los dos e3ectos o$tenemos 8ue los relojes de los sat.lites +arecen ir

algo m:s de+risa / es necesario corregirlo' Para ello se colocan los

relojes de los sat.lites a una 3recuencia de #%'""7777771-1* @z / se

o+eran con #%'"* @z' Con este truco logramos com+ensar errores

+rovocados en el c:lculo de la distancia de #% Em +or día / tiem+os de

*5 milisegundos'

FU*N#*S &* *$$%$

9os 3actores 8ue +ueden disminuir la +recisi)n de las señales 6PS / +or

lo tanto la eBactitud son los siguientes


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#7

X $etrasos ionos!7ricos y tro,os!7ricos 9a señal del sat.lite se

ralentiza a medida 8ue cruza las ca+as de la atm)s3era' ;l sistema 6PS

utiliza un modelo construido en 8ue se utiliza +ara calcular la duraci)n

@a$itual de o$st:culo necesario +ara corregir este ti+o de im+recisi)n'

X Se@al multi,at" Se +roduce este error cuando la señal es reejada+or los o$jetos como edi0cios m:s altos / grandes rocas antes de llegar

al rece+tor' ;sto aumenta la duraci)n del tiem+o total del viaje de la

señal / causa errores e ineBactitud'

A *rrores orbitales ;stos errores son tam$i.n conocidos como errores

de e3em.rides 8ue se utilizan +ara calcular las im+recisiones de la

+osici)n del sat.lite'

A Nmero de sat7lites e.actitud visible De+ende del nmero

eBacto de los sat.lites 8ue un rece+tor 6PS +uede ver' 9os 3actores tales

como edi0cios, terrenos, $lo8uea las inter3erencias electr)nicas de la

+recisi)n de la señal / la rece+ci)n 8ue causa error en la +osici)n /, a

veces @a/ lectura de señales' Por lo general no 3unciona en interiores,

$ajo el agua / $ajo tierra'


20/32

"%

GPS &IF*$*NCI)9

;l 6PS Di3erencial introduce una ma/or eBactitud en el sistema' ;se ti+o

de rece+tor, adem:s de reci$ir / +rocesar la in3ormaci)n de los sat.lites,

reci$e / +rocesa, simult:neamente, otra in3ormaci)n adicional

+rocedente de una estaci)n terrestre situada en un lugar cercano /

reconocido +or el rece+tor' ;sta in3ormaci)n com+lementaria +ermite

corregir las ineBactitudes 8ue se +uedan introducir en las señales 8ue el

rece+tor reci$e de los sat.lites' ;n este caso, la estaci)n terrestre

transmite al rece+tor 6PS los ajustes 8ue son necesarios realizar en todo

momento, .ste los contrasta con su +ro+ia in3ormaci)n / realiza las

correcciones mostrando en su +antalla los datos correctos con una gran

eBactitud'

Formas básicas de a,licar correcciones di!erenciales

;Bisten dos 3ormas $:sicas de a+licar las correcciones di3erenciales en

+ost+rocesado / en tiem+o real


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"#

:- Post,rocesado

;l 6PS de$e ir conectado a un ordenador 8ue contenga un so3tare

ca+az de ca+turar la in3ormaci)n del rece+tor' ;sta in3ormaci)n ;s

almacenada / +osteriormente de$e ser +rocesada / com+arada con

los datos de la estaci)n de re3erencia'

;- #iem,o real

Consiste en el uso de un enlace entre la estaci)n $ase / el 6PS' 9a

correcci)n es a+licada a los datos 8ue reci$e el 6PS en tiem+o real'

9os 3ormatos actuales 8ue se utilizan +ara enviar correcciones en

tiem+o real son 2TC >2adio Tec@nical Commission 3or aritime

Service? en sus 3ormatos "'* o *'%, C2 >Com+act easurement2ecord?, o C2G, de la em+resa Trim$le / 9eica de la em+resa del

mismo nom$re' Tam$i.n eBiste el +rotocolo =T2(P >=etorlced

Trans+ort o3 2TC via (nternet Protocol?, 8ue se encarga de enviar las

correcciones 2TC vía internet / @a sido desarrollado +or el L6

junto con la universidad de Dortmund

;l em+leo de este sistema es el m:s di3undido en la actualidad no

s)lo +ara +osicionamiento sino navegaci)n'

9as correcciones son m:s +recisas con3orme m:s cerca este el

rece+tor m)vil a la estaci)n de re3erencia, es l)gico, +or8ue am$as

medidas estar:n a3ectadas +or los mismos errores atmos3.ricos /

tendr:n en vista los mismos sat.lites'

Sistemas di!erenciales de GPS de área e.tensa-

;l MAD >Mide Area Di3erencial? consiste en una red de estaciones de

re3erencia 6PS, 8ue generan correcciones di3erenciales en tiem+o real

so$re un :rea de inuencia eBtensa, +ermiten de esta manera aumentar

la +recisi)n en la determinaci)n de las +osiciones de los sat.lites, los

retrasos atmos3.ricos / las di3erencias de tiem+o' ;stas mandan las


22/32

""

correcciones a una estaci)n maestra >CS, aster Control Station? 8ue

las modelase +ara cada zona de co$ertura, donde se monitoriza,

actualizando las e3em.rides, los retardos atmos3.ricos, / estimando la

correlaci)n al estado de los relojes de los sat.lites' A continuaci)n

transmite las correcciones a toda el :rea de a+licaci)n +or medio de unsistema de comunicaciones, 8ue en el caso de MAD6PS >Mide Yrea

D6PS? suele ser vía sat.lite geoestacionario'

;uro+a?, MS

>;;


23/32

"*

adicionales geoestacionarios son (=A2SAT, AO2;, (=A2SAT (O2 /

A2T;(S'

*l margen de error

;l margen de error de un rece+tor 6PS normal +uede estar entre los &% /

los #%% metros de di3erencia con la +osici)n 8ue muestra en su +antalla'

Para un des+lazamiento normal +or tierra #%% metros de di3erencia no

de$e ocasionar ningn +ro$lema, +ero +ara realizar la manio$ra de

aterrizaje de un avi)n, so$re todo si las condiciones de visi$ilidad son

$ajas, +uede llegar a convertirse en un desastre' Sin em$argo, el 6PS

Di3erencial reduce el margen de error a menos de un metro de di3erenciacon la +osici)n indicada'

;l 6PS 8ue se em+lea en los aviones es de ti+o Ndi3erencialN' ;n la 3oto

se +uede a+reciar un monitor de ca$ina de +asajeros de un Air$us *-%Z

mostrando la a+roBimaci)n a la costa de Portugal, 3rente a O+orto,

cuando se encontra$a todavía volando so$re el Oc.ano Atl:ntico'

;l nico inconveniente del 6PS Di3erencial es 8ue la señal 8ue emite la

estaci)n terrestre cu$re solamente un radio a+roBimado de unos "%%

Eil)metros' =o o$stante ese rango es m:s 8ue su0ciente +ara realizar

una manio$ra de a+roBimaci)n / aterrizaje de un avi)n a un aero+uerto'

;Bisten tam$i.n rece+tores 6PS muc@o m:s so0sticados 8ue 3uncionan

reci$iendo mlti+les señales de radio3recuencia' ;n esos dis+ositivos el

margen de error no so$re+asa los "1 centímetros'

)P9IC)CI%N*S &*9 GPS

),licaciones civiles

Son mlti+les los cam+os de a+licaci)n de los sistemas de

+osicionamiento tanto como sistemas de a/uda a la navegaci)n, como


24/32

"-

en modelizaci)n es+acio atmos3.rico / terrestre o a+licaciones con

re8uerimientos de alta +recisi)n en la medida del tiem+o' A continuaci)n

se detallan algunos de los cam+os civiles donde se utilizan en la

actualidad sistemas 6PS

*studio de !en0menos atmos!7ricos' Cuando la señal 6PS

atraviesa la tro+os3era el va+or de agua, +rinci+al causante de los

distintos 3en)menos meteorol)gicos, modi0ca su velocidad de

+ro+agaci)n' ;l +osterior an:lisis de la señal 6PS es de gran utilidad

en la ela$oraci)n de modelos de +redicci)n meteorol)gica'

9ocaliDaci0n y navegaci0n en regiones in"0s,itas- ;l sistema

6PS se utiliza como a/uda en eB+ediciones de investigaci)n en

regiones de di3ícil acceso / en escenarios caracterizados +or la

ausencia de marcas u o$st:culos'


25/32

"1

constante de las +lacas tect)nicas +ara la +redicci)n de terremotos

en regiones geol)gicamente activas'

;n to+ogra3ía del sistema 6PS institu/e una @erramienta $:sica /

3undamental +ara realizar el levantamiento de terrenos / los

inventarios 3orestales / agrarios'

Ingeniería civil- ;n este cam+o se utiliza la alta +recisi)n del

sistema 6PS +ara monitorizar en tiem+o real las de3ormaciones de

grandes estructuras met:licas o de cemento sometidas a cargas'


26/32

"&

Sistemas de alarma automática- ;Bisten sistemas de alarma

conectados a sensores dotados de un rece+tor 6PS +ara su+ervisi)n

del trans+orte de mercancías tanto contaminantes de alto riesgo

como +erecederos >+roductos alimentarios 3rescos / congelados?' ;n

este caso la generaci)n de una alarma +ermite una r:+ida asistencia

al ve@ículo'

SincroniDaci0n de se@ales' 9a industria el.ctrica utiliza el 6PS

+ara sincronizar los relojes de sus estaciones monitoras a 0n de

localizar +osi$les 3allos en el servicio el.ctrico' 9a localizaci)n del

origen del 3allo se realiza +or triangulaci)n, conociendo el tiem+o de

ocurrencia desde tres estaciones con relojes sincronizados'


27/32

"4

Guiado de disminuidos !ísicos- Se est:n desarrollando sistemas

6PS +ara a/uda en la navegaci)n de invidentes +or la ciudad' ;n

esta misma línea, la industria turística estudia la incor+oraci)n del

sistema de localizaci)n en guiado de visitas turísticas a 0n de

o+timizar los recorridos entre los distintos lugares de una ruta'

Navegaci0n y control de Eotas de ve"ículos- ;l sistema 6PS se

em+lea en +lani0caci)n de tra/ectorias / control de otas de

ve@ículos' 9a +olicía, los servicios de socorro >$om$eros,

am$ulancias?, las centrales de taBis, los servicios de mensajería,

em+resas de re+arto, etc' organizan sus tareas o+timizando los

recorridos de las otas desde una estaci)n central' Algunas

com+añías 3erroviarias utilizan /a el sistema 6PS +ara localizar sus

trenes, m:8uinas locomotoras o vagones, su+ervisando el

cum+limiento de las señalizaciones'


28/32

"5

Sistemas de aviaci0n civil- ;n #75* el derri$o del vuelo %%4 de la

com+añía a.rea coreana al invadir cielo sovi.tico, +or +ro$lemas de

navegaci)n, acento la necesidad de contar con la a/uda de un

sistema +reciso de localizaci)n en la navegaci)n a.rea' !o/ en día el

sistema 6PS se em+lea en la aviaci)n civil tanto en vuelosdom.sticos, transoce:nicos, como en la o+eraci)n de aterrizaje'

9a im+ortancia del em+leo de los 6PS en este cam+o @a im+ulsado,

como se ver: en la siguiente secci)n, el desarrollo en ;uro+a,

;stados


29/32

"7

alto riesgo de ins+ecci)n, mantenimiento / ensam$laje de sat.lites

arti0ciales +ueden a@ora realizarse mediante ro$ots aut)nomos'

Seguimiento de una es+ecie animal utilizando 6PS

),licaciones +ilitares

Como el 6PS es un sistema desarrollado +or el ej.rcito el desarrollo del

6PS en este cam+o @a sido m:s r:+ido 8ue en las a+licaciones civiles'

Se em+lea en la navegaci)n militar >aeronaves, ve@ículos terrestres,

$arcos'''?

Guiado de misiles


30/32

*%

Posicionamiento +ilitar

Constitu/e una revoluci)n +ara los sistemas militares, se usa +ara el

+osicionamiento de las tro+as'

C%NC9USI%N*S


31/32

*#

6PS es un sistema 8ue +ermite la determinaci)n de las coordenadas

es+aciales de +untos res+ecto de un sistema de re3erencia mundial' 9os

+untos +ueden estar u$icados en cual8uier lugar del +laneta, +ueden

+ermanecer est:ticos o en movimiento / las o$servaciones +uedenrealizarse en cual8uier momento del día'

9a tecnología 6PS 3ue desarrollada durante la 6uerra Fría e

im+lementada +or ;stados


32/32

$rindada +or el 6PS' ;l uso militar del 6PS, radica en el control de

misiles / el +osicionamiento de tro+as' ;n la actualidad el uso civil es

muc@o m:s signi0cativo 8ue el militar'

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