GPS: uso y sistema

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Cómo usar el GPS
¿Tienes un nuevo carro con GPS, y no sabes como se utiliza? Aquí te lo explicamos
Un sistema de navegación GPS (Sistema de posicionamiento global) involucra a un monitor que exhibe un mapa; otro tipo usa reconocimiento de voz y muestra un texto sobre la calle en la que se encuentra.
Navegador GPS para coche: Guía paso a paso
1. Lea las instrucciones que vienen con el producto (las instrucciones que siguen pueden variar en función de la marca y modelo del navegador GPS)
2. Encienda el coche.
3. Encienda el sistema de navegación. Aparecerá una negación en la pantalla.
4. Presione Enter en el control remoto para borrar la negación.
5. Presione el botón de Menú en el control remoto.
6. Usando las teclas de Arriba y Abajo del control remoto, seleccione cómo quiere que el sistema encuentre su ruta. Cuando se remarque la elección, presione Enter en el control remoto. Una nueva pantalla aparece con una lista de opciones.
7. Usando las teclas de Arriba y Abajo, elija el sitio de destino y presione Enter. Aparece un mapa y el sistema calcula la mejor ruta.
8. Escuche la voz que le dice que comience el viaje. Aparece un mapa de la ruta en la pantalla. Cuando usted se aproxima a un giro, la pantalla se transforma en giratoria. Aparece el nombre de la calle en la que hay que doblar en el extremo superior de la pantalla; el nombre de la calle por la que está viajando aparece en el extremo inferior de la pantalla. Una flecha indica a dónde girar y una voz le dice que gire.
9. Gire. Proceda al próximo giro cuando el sistema se lo diga a través de la voz y el mapa.
Navegador GPS como guía de turismo
¿Sabías que, si te interesa algo pero no sabes dónde encontrarlo, el sistema GPS puede ayudarte? Entérate cómo:
1. Cuando esté en el menú de Destino, seleccione Categoría Avanzada. Aparece una nueva pantalla con letras.
2. Seleccione las letras que forman la palabra su interés – por ejemplo, “hockey” – usando el control remoto.
3. Presione Enter. Aparece una nueva pantalla con una lista de sitios relacionados con el interés que ha deletreado.
4. Mire la lista para encontrar el destino deseado. Cuando esté remarcado, presione Enter. Aparece un mapa, y el sistema calcula una ruta. La voz le indica que proceda.


¿Qué es el sistema GPS?
El sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global) utiliza una red de Satélites estadounidenses para triangular la posición, es decir, básicamente utiliza el desfase de las señales recibidas por cada satélite para calcular la posición.
Esta red de satélites está formada por 24 unidades (con 4 satélites de reserva) pertenecientes a las fuerzas armadas de los EEUU. En un principio el uso de estos satélites era exclusivamente militar, luego pasó a ser también de uso civil aunque inducían errores para que el uso civil no tuviese excesiva precisión, y, finalmente, hace pocos años se eliminaron estos errores inducidos. Los satélites orbitan a 20.200 Km de altura en seis planos orbitales con una rotación de 12 horas exactas. La red de satélites ha sido diseñada para que en cualquier punto del planeta, exceptuando los polos terrestres, estén visibles un mínimo de 4 satélites (normalmente entre 8 y 12).
gps.gif

Que 4 satélites sean visibles es indispensable para poder conocer la posición exacta de un objeto en sus tres dimensiones. Este mínimo de cuatro satélites deben además estar visibles con un ángulo de elevación superior a 15º.

 

GPS (Global Positioning System) es la abreviatura de Global Positioning System. Es un sistema de radionavegación basado en satélites desarrollado y controlado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos de América que permite a cualquier usuario saber su localización, velocidad y altura, las 24 horas del día, bajo cualquier condición atmosférica y en cualquier punto del globo terrestre.

Después de la segunda guerra mundial, el Dpto.de Defensa se empeñó en encontrar una solución para el problema del posicionamiento preciso y absoluto. Pasaron varios proyectos y experiencias durante los siguientes 25 años, incluyendo Loran, Transit etc. Todos permitían determinar la posición pero eran limitados en precisión o funcionalidad. En el comienzo de la década de 70, un nuevo proyecto fue propuesto, el GPS.

El GPS tiene tres componentes: el espacial, el de control y el de usuario.

El componente espacial está constituido por una constelación de 24 satélites en órbita terrestre aproximadamente a 20200 km, distribuidos en 6 planos orbitales. Estos planos están separados entre sí por aproximadamente 60 en longitud y tienen inclinaciones próximas a los 55 en relación al plano ecuatorial terrestre. Fue concebido de manera que existan como mínimo 4 satélites visibles por encima del horizonte en cualquier punto de la superficie y en cualquier altura.

El componente de control está constituido por 5 estaciones de rastreo distribuidas a lo largo del globo y una estación de control principal (MCS- Master Control Station). Este componente rastrea los satélites, actualiza sus posiciones orbitales y calibra y sincroniza sus relojes. Otra función importante es determinar las órbitas de cada satélite y prever su trayectoria durante las 24 horas siguientes. Esta información es enviada a cada satélite para después ser transmitida por este, informando al receptor local donde es posible encontrar el satélite.

El componente del usuario incluye todos aquellos que usan un receptor GPS para recibir y convertir la señal GPS en posición, velocidad y tiempo. Incluye además todos los elementos necesarios en este proceso, como las antenas y el software de procesamiento

Cómo funciona el GPS?

Los fundamentos básicos del GPS se basan en la determinación de la distancia entre un punto: el receptor, a otros de referencia: los satélites. Sabiendo la distancia que nos separa de 3 puntos podemos determinar nuestra posición relativa a esos mismos 3 puntos a través de la intersección de 3 circunferencias cuyos radios son las distancias medidas entre el receptor y los satélites. En la realidad, son necesarios como mínimo 4 satélites para determinar nuestra posición correctamente, pero dejemos eso para después.

Cada satélite transmite una señal que es recibida por el receptor, éste, por su parte mide el tiempo que las señales tardan a llegar hasta él. Multiplicando el tiempo medido por la velocidad de la señal (la velocidad de la luz), obtenemos la distancia receptor-satélite, (Distancia= Velocidad x Tiempo).

Sin embargo el posicionamiento satelital no es así de simples. Obtener la medición precisa de la distancia no es tarea fácil.
La distancia puede ser determinada a través de los códigos modulados en la onda enviada por el satélite (códigos C/A y P), o por el análisis de la onda portadora. Estos códigos son complicados. El receptor fue preparado de modo la que solamente descifre esos códigos y ninguno más, de este modo él está inmune a interferencias generadas por fuentes naturales o intencionales. Esta es una de las razones para la complejidad de los códigos

 

Algunas definiciones importantes.

Almanaque

Es la información enviada periódicamente por los satélites de la constelación, informando sobre el estado de ellos mismos y el resto de satélites de la red. Es decir, su nivel de salud, etc, etc. Esta información suele variar aproximadamente cada 4 meses.  La información del almanaque permite predecir la órbita y la posición de todos los satélites de forma aproximada. Cada satélite envía de forma individual los datos correspondientes al almanaque de todos los demás satélites.

Efemérides

Información enviada por los satélites, dando la posición precisa de los mismos. Esta información sí cambia frecuentemente, siendo actualizada por las estaciones de seguimiento de la Tierra. Los parámetros orbitales de los satélites se van actualizando a medida que su movimiento se ve alterado por la atracción del Sol y la Luna, la diferencia de gravedad entre distintas zonas de la corteza terrestre, viento solar, etc. Esta información de las efemérides normalmente cambia cada 4 horas. A diferencia del almanaque, en este caso cada satélite envía únicamente los datos de sus efemérides.

Arranque autónomo

Es la situación de arranque de un GPS que no tenga almacenado ni un almanaque, ni unas efemérides, por lo que debe descargar esta información de los satélites. Normalmente el tiempo a cielo abierto y despejado suele ser superior a los 90 segundos.

Cold start

Es la situación de arranque de un GPS con un almanaque válido almacenado, por lo que sólo tiene que descargar la información de los satélites. Los satélites envían la información de las efeméresis a una velocidad de 50bps por lo que el tiempo de adquisición suele ser de unos 45 segundos, en función del punto en el que se encuentre la transmisión de las tramas de información en el momento del arranque del GPS.

Warm Start

Es la situación de arranque de un GPS con un almanaque y unas efeméresis válidas almacenadas. En este caso sólo se necesita obtener una referencia de tiempo y sincronización con la transmisión de los satélites. El tiempo de adquisición es de unos 7-15 segundos.

Hot Start

Es la situación de arranque de un GPS con un almanaque y unas efeméresis válidas almacenadas y una referencia de tiempo precisa. Esta situación suele darse en ciudades cuando “perdemos cobertura GPS” o cuando atravesamos un túnel con el coche. El tiempo de adquisición suele ser de entre 3 y 5 segundos.

MultiPath

Es una de las causas de errores de posicionamiento más importantes debido a las reflexiones sufridas por las señales de los satélites en edificios y otras estructuras de envergadura.  El multiPath introduce dos problemas: atenuación selectiva (si se reciben varias señales simultaneamente), e incremento de la distancia medida al satélite (ya que en vez de tomar la distancia real, se toma la distancia a través del multitrayecto).

Funcionamiento básico.

Cuando se activa el GPS se carga la tabla de información del almanaque, y, teniendo en cuenta la hora del dispositivo, el GPS predicará qué satélites van a estar visibles por él en ese preciso momento. Una vez ha predicado estos satélites tan solo esperará recibir información de las efeméresis de ellos. Si el almanaque no es válido deberá ser cargado y se tendrá que buscar uno a uno todos los satélites, muchos de ellos no estando visibles, lo cual llevará bastante tiempo.
Los datos de las efemérides no serán validos si el GPS se desplaza varios cientos de kilómetros desde la última posición en la que se encendió, o en el caso de que no contenga una hora exacta en el reloj interno. Además, en este caso puede que los datos del almanaque no sean tampoco válidos, porque las posiciones de los satélites se estiman teniendo en cuenta la última posición adquirida por el GPS. Si se cambia de hemisferio o de cara del planeta (en un viaje desde USA a Europa), puede ocurrir que ninguno de los satélites previstos por el almanaque estén ahí. En este caso, tras unos minutos en los que el GPS reintenta recibir información de los satélites sin éxito, el sistema inicia una búsqueda en el cielo (Search the sky).

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Acerca de Prof. Graciela Slekis Riffel

Directora de La Academia: centro de formación en oficios, apoyo pedagógico en todas las materias y niveles, y orientación vocacional. Egresada del Instituto de Profesores Artigas, en 1985, en Filosofía. Ganadora de concursos y agradecimientos de CODICEN por trabajos comunitarios. Promotora del desarrollo permanente en la comunidad de Las Piedras y Paso de los Toros, vocacional y humanista, ahora con grupos y páginas en la red.

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