Introducción
El sistema de “GPS” nace en 1973 y queda oficialmente declarado como funcional en 1995. Es un sistema que inicialmente se desarrolló con enfoque de estrategia bélica pero a través de los años el gobierno de Estados Unidos decidió permitir el uso al público en general con ciertas limitaciones de exactitud.
Es un sistema utilizado en la actualidad por muchos otros sistemas e inclusive ya es una herramienta de trabajo, por ejemplo es utilizado en aeronaves, para guiarse en el espacio, por los geólogos para la medición de movimientos telúricos, por ingenieros y guardia civil para monitoreo de monumentos o estructuras como puentes colgantes y evidentemente por la fuerza militar y secreta de los Estados Unidos.
El sistema GP
S funciona en cinco pasos lógicos: Triangulación, Medición de distancia, Tiempo, Posición y Corrección.
Triangulación
Nuestra posición se calcula en base a la medición de las distancias a los satélites Matemáticamente se necesitan cuatro mediciones de distancia a los satélites para determinar la posición exacta. En la práctica se resuelve nuestra posición con solo tres mediciones si podemos descartar respuestas ridículas o utilizamos ciertos trucos. Se requiere de todos modos una cuarta medición por razones técnicas que luego veremos.
Midiendo la distancia
La distancia al satélite se determina midiendo el tiempo que tarda una señal de radio, emitida por el mismo, en alcanzar nuestro receptor de GPS. Para efectuar dicha medición asumimos que ambos, nuestro receptor GPS y el satélite, están generando el mismo Código Pseudo Aleatorio en exactamente el mismo momento. Comparando cuanto retardo existe entre la llegada del Código Pseudo Aleatorio proveniente del satélite y la generación del código de nuestro receptor de GPS, podemos determinar cuanto tiempo le llevó a dicha señal llegar hasta nosotros. Multiplicamos dicho tiempo de viaje por la velocidad de la luz y obtenemos la distancia al satélite.
Obtener un Timing Perfecto
Un timing muy preciso es clave para medir la distancia a los satélites. Los satélites son exactos porque llevan un reloj atómico a bordo. Los relojes de los receptores GPS no necesitan ser tan exactos porque la medición de un rango a un satélite adicional permite corregir los errores de medición.
Posicionamiento de los Satélites
Para utilizar los satélites como puntos de referencia debemos conocer exactamente donde están en cada momento. Los satélites de GPS se ubican a tal altura que sus órbitas son muy predecibles. El Departamento de Defensa controla y mide variaciones menores en sus órbitas. La información sobre errores es enviada a los satélites para que estos a su vez retransmitan su posición corregida junto con sus señales de timing.
Corrección de Errores
La ionosfera y la troposfera causan demoras en la señal de GPS que se traducen en errores de posicionamiento. Algunos errores se pueden corregir mediante modelación y correcciones matemáticas. La configuración de los satélites en el cielo puede magnificar otros errores. El GPS Diferencial puede eliminar casi todos los errores.
Resumen acerca del funcionamiento del GPS.
a. Triangulación. La base del GPS es la "triangulación" desde los satélites
b. Distancias. Para "triangular", el receptor de GPS mide distancias utilizando el tiempo de viaje de señales de radio.
c. Tiempo. Para medir el tiempo de viaje de estas señales, el GPS necesita un control muy estricto del tiempo y lo logra con ciertos trucos.
d. Posición. Además de la distancia, el GPS necesita conocer exactamente donde se encuentran los satélites en el espacio. Orbitas de mucha altura y cuidadoso monitoreo, le permiten hacerlo.
e. Corrección. Finalmente el GPS debe corregir cualquier demora en el tiempo de viaje de la señal que esta pueda sufrir mientras atraviesa la atmósfera.
Aplicaciones del sistema GPSEl GPS, sistema de localización global por satélites surgió con fines bélicos. Algunos de los satélites que rodean la Tierra pueden detectar con precisión la presencia de ejércitos o de armamento en diferentes regiones del globo.
De la misma manera como esos sistemas son capaces de detectar movimientos con fines bélicos, también es posible utilizarlos para la supervisión de movimientos naturales de la Tierra, el tránsito en una ciudad o las oscilaciones de estructuras arquitectónicas como puentes colgantes y estatuas.
Ejemplos de su utilización
La tecnología del sistema global por satélites (GPS por sus siglas en inglés) nos permite esos y muchos otros tipos de actividades relacionados con la vigilancia. Entre ellas podríamos citar la detección de la dilatación de magma de un volcán, la observación de los movimientos de un iceberg, determinar las finas vibraciones terrestres y, en fin, cualquier fenómeno natural o creado por el hombre que presente algún movimiento, por más imperceptible que parezca.
La vigilancia se realiza por medio de receptores que reciben una señal fija de un satélite. Cuando hay modificaciones, inmediatamente se detecta la anomalía. De esta manera, el puente colgante más largo del mundo, el Tsing Ma de Hong Kong, es estrechamente vigilado día y noche. Las señales de estos receptores se concentran en una computadora central la cual tiene la información general de los movimientos, esta siendo capaz de advertí el riesgo en caso de que existiese.
Usos no militares
Los datos generados por el GPS también pueden ser utilizados para estudiar fenómenos que ocurren en otros mundos. Los investigadores Andrew Johnston y James Zimbelman precisaron los flujos de lava que suceden en Carrizozo, en el campo de prueba de misiles de White Sands, cerca de Alamogordo y en McCartys, al sur de Grants, los cuales se extienden hasta 50 kilómetros.
Asimismo, el GPS puede servir para comprender mejor los cambios físicos que ocurren en nuestro planeta. Por ejemplo, los movimientos en loas profundas aguas de los océanos, el monitoreo de el estatus de la actividad volcánica en ciertas regiones.
Algunos otros usos no militares es la detección de los movimientos bajo la tierra también Los investigadores del Instituto de Mediciones Geográficas de Japón han recogido una serie de datos con Geonet, una red de más de mil sensores GPS que cubre las zonas rurales del país, para con esto tratar de predecir el comportamiento de las capas subterráneas y por ende predecir cuando un sismo sucederá.
De esta y muchas formas más un sistema que surgió bajo necesidades bélicas podrá ser utilizado para propósitos benéficos para la humanidad.
Es empleado en la navegación marítima, terrestre y aérea. Donde el caso particular de la navegación aérea es en la actualidad muy dependiente de estos sistemas para su funcionamiento. En el caso de los marítimos, antes las embarcaciones empleaban el sistema TRANSIT. Se piensa que en poco tiempo toda la navegación marítima se basará en GPS. Actualmente también se emplean sistemas hiperbólicos, pero estos sistemas tienden a desaparecer.
También empieza a surgir en las calles de América, donde los carros tienen integrado sistemas de GPS y con esto es prácticamente imposible perderse.
Cabe mencionar que este sistema de posicionamiento global, a pesar de haber sido inventado hace ya casi tres décadas para algunos resulta desconocido. Esto lo podemos atribuir a dos cosas, primero, que el sistema empezó a funcionar de forma pública en 1990, hace casi trece años. En segundo, el hecho de que en un comienzo era una tecnología publica pero no muy accesible para todos, pues tener un GPS era algo costoso y con el paso del tiempo ha cambiado.
Es importante recalcar como un descubrimiento o creación que surgió con fines bélicos, es también capaz de ser utilizado a favor del bienestar de la población, mediante seguridad aérea, marítima y prontamente terrestre entre otras.
Este sistema ha subsistido como el único en su categoría y es controlado por Estados Unidos. Pero en un futuro próximo quizá habrá otra red semejante creada y coordinada por los países europeos. Este es un proyecto que acaba de ser aprobado en meses pasados del año en curso, el objetivo es acabar con el monopolio creando una red similar pero con mejoras sustanciales.
A pesar de los grandes logros de esta infraestructura satelital, quizá no vivamos para apreciar los alcances de esta tecnología en su pleno funcionamiento, la evolución tecnológica es tan impresionante que sería difícil predecir las capacidades de este sistema en otras tres décadas.
Esperando estè correcto.
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