Instroduccion GPS

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)

1.- INTRODUCCIÓN

Dentro del sector de la información que se requiere dentro de numerosos campos de aplicaciones y optimización de información resulta la gran interrogante de lo relacionado con la rapidez y resultados a obtener en levantamientos dentro del plano terrestre.

Para esto se han desarrollado numerosas técnicas, que de un modo u otro han, logrado solucionar esta interrogante. Dentro de éstas, las más utilizadas son los levantamientos topográficos y la fotogrametría. El primero, de gran precisión sobre superficies pequeñas, pero inutilizables sobre superficies de mayor tamaño por su lentitud en la obtención de resultados y costos elevados; la segunda, por su parte, de uso actual en las empresas, presenta la ventaja de que puede ser utilizada sobre superficies extensas con buenos niveles de precisión, sin embargo, requiere de condiciones ambientales favorables para la obtención de fotografías y de un proceso posterior de fotointerpretación, haciendo de ésta técnica una buena alternativa.

Hoy en día el apoyo que presentan los Sistemas de Información Geográficos (SIG), sistemas computacionales con las capacidades de conectar los elementos gráficos con una base de datos alfanumérica, es imprescindible. Además de permitir el ingreso de una superficie de terreno de acuerdo a las coordenadas en donde se encuentren sus límites e incluir todos los atributos y características que ésta posea, lograr mantener una información actualizada del patrimonio, acelerar su recuperación y análisis, estos tienen la posibilidad de permitir el ingreso de datos actualizados provenientes de distintas fuentes, analógicas y/o digitales.

Actualmente la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) constituyen uno de los instrumentos que eventualmente permitirán facilitar y agilizar la captura de información

2.- Antecedentes históricos de la técnología GPS

El uso de satélites artificiales para propósitos de navegación comenzó con el Sputnik en Octubre de 1957 el cual combinó los métodos de navegación celeste con los de radio navegación. Posteriormente, en Enero de 1964, se puso en funcionamiento el Transit I, primer sistema satelital de navegación, el cual realizaba el cálculo perpendicular al plano orbital, por lo que para conocer la posición se requiere realizar mediciones a dos satélites separados en el tiempo (Wells, 1987).

De esta forma llegó a ser obvio que un sistema satelital de navegación global, tendría mucho que ofrecer en términos de exactitud en todo tipo de clima, continuamente y con capacidad de navegación mundial. Entre 1967 y 1969 la Fuerza Aérea de EE.UU.

(U.S.A.F.), dirigió un estudio para formular los conceptos preliminares y para diseñar el sistema, que fue denominado 621B. Como resultado de esfuerzos, se desarrolló un sistema de navegación espacial que requería 20 satélites desplegados en órbitas sincrónicas, cuyas estelas sobre la tierra se extenderían a 60 grados de latitud norte y sur. El rastreo y control de estos satélites sería mantenido desde estaciones terrestres, ubicadas en la parte continental de los Estados Unidos y a través de conexiones intersatelitales. Este sistema fue diseñado para realizar mediciones de distancias simultáneamente de por lo menos 3 satélites y así calcular instantáneamente, una posición en la intersección de 3 esferas con centros en los satélites. Las mediciones de distancia simultánea a un cuarto satélite eliminaba la necesidad de sincronización del reloj del usuario, ya que el error sistemático de la hora podría ser calculado en la solución de navegación, que consistía en el uso de cuatro mediciones para resolver las tres incógnitas de la posición tridimensional más la hora (Wells, 1987).

Al mismo tiempo el Laboratorio Naval de Investigaciones (NRL), concibió la idea de un sistema satelital de navegación y hora llamado sistema TIMATION. Este involucraba realizar las mediciones de distancia directa desde el satélite al usuario, con un retraso en la lectura de la hora que se toma a cada minuto mientras dura el paso del satélite (Wells, 1987).

Tanto el sistema 621B como el TIMATION, eran apropiados para el sistema satelital de navegación del Departamento de Defensa, sin embargo, las restricciones presupuestarias no permitían el desarrollo de dos sistemas independientes. Es así como en un esfuerzo conjunto entre la U.S.A.F. y NRL se obtuvo un programa resultante llamado "Sistema de Posicionamiento Global NAVSTAR GPS", el cual fue aprobado para una fase de demostración en 1973. Los resultados de las pruebas de precisión sobrepasaron lo esperado y como consecuencia de ello, en 1982 se autorizó la creación de 28 satélites y sus lanzamientos. Sin embargo el accidente del transbordador especial ocurrió justo antes de enviar el primer satélite de producción lo que resultó en un retraso de 3 años para el despliegue de toda la constelación (wells, 1987).

2.1.- Sistemas GPS

Este sistema utiliza una constelación de satélites y un geo-receptor para indicar la posición de un punto en términos de Latitud, Longitud y Altitud.

La base de éste sistema está constituido por tres partes:

a) Los satélites

b) El sistema de control

c) Los georeceptores

a) Los satélites

El sistema contempla una constelación de 24 satélites, lo que da la posibilidad de medir las 24 horas del día en cualquier parte de la superficie terrestre.

Los satélites están dispuestos en seis planos orbitales circulares a 20.183 Km. de altitud, desplazados 60 grados de longitud entre ellos e inclinados a 55 grados respecto del plano ecuatorial. En cada órbita se ubican 4 satélites.

Cada satélite orbita la tierra dos veces al día, pero debido a la rotación terrestre se muestra sobre el horizonte del observador en el mismo lugar casi a la misma hora cada día (4 minutos antes). Esta consistencia de la huella satelital sobre la tierra es importante, ya que permite el pronóstico de la disponibilidad satelital a futuro permitiendo la planificación y el desempeño óptimo.

Los satélites transmiten su posición en dos frecuencias de radio L1(1575,42 Mhz), y L2 (1227,6 Mhz), estas señales contienen los códigos C/A y P además del mensaje de navegación. El código C/A es de acceso libre a todos los usuarios y se repite cada milisegundo. El código P, por su parte, de precisión o protegido, influye sobre la resolución de la señal y por tanto sobre la precisión, éste es transmitido

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