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MAP 600 – User’s Manual

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16. Funcionamiento de la red GPS

El GPS es un sistema de navegación mundial constituido de una constelación de 24 satélites (21 operativos y 3 de

reserva) y de estaciones terrestres a ellos unidas. El GPS utiliza estos satélites, más correctamente llamado NAVSTAR

(Navigation Satellite Timing and Ranging), para calcular las posiciones terrestres. La base del funcionamiento del GPS

es utilizar la triangulación de los satélites. Para hacer la triangulación. Un receptor GPS mide la distancia a la base del

tiempo empleado por la señal de radio a alcanzar la propia antena. De todos modos, para efectuar este cálculo, el GPS

necesita una referencia temporal muy preciso, además debe conocer exactamente la ubicación de los satélites en el

espacio. Para solucionar este problema, cada uno de los 24 satélites está colocado en una órbita suficientemente alta

(12.000 millas) de modo que evita interferencias por parte de otros objetos y para asegurar que cada cobertura se

pueda sobreponer con cualquiera de los otros; de este modo el receptor GPS puede recibir siempre, al menos cuatro

satélites en cualquier momento. Además, esta insertada una compensación para cualquier retardo de la señal sufra

cuando recorre la atmósfera en dirección al receptor.

La red GPS originariamente fue concebida por el departamento de defensa (DOD) como ayuda a la navegación.

16.1 Como opera el sistema

Los satélites operan a cerca de 22.000 Km. sobre la superficie de la tierra, son colocados en posiciones estratégicas y

orbitando entorno a la tierra a una velocidad de cerca de 31.000 Km/h, de tal modo que completan una órbita terrestre

cada 12 horas. Cada uno se alimenta de energía solare. Si esta no fuese suficiente, están equipados con baterías de

mantenimiento para garantizar la total operatividad del sistema GPS y con pequeños cohetes auxiliares para

mantenerlos en órbita en la trayectoria exacta.

16.2 Frecuencia de los satélites y señales de control

Cada satélite transmite una señal de radio de baja potencia en UHF; las frecuencias utilizadas son designadas como L1,

L2, etc. El receptor GPS, así como el equipo GPS, escuchan en la frecuencia L1 a 1575,42 MHz. Tal señal tiene

alcance óptico, por lo que alcanzara el receptor terrestre siempre que no haya obstáculos sólidos como edificios o

montañas.

La señal L1 está acompañada de un par de señales pseudo casuales (referidas a un código pseudo casual) que es

único para cada satélite. Estos códigos son identificados por el receptor del GPS y permiten el cálculo del tiempo

empleado por la señal de satélite para alcanzar la tierra. Si este tiempo se multiplica por la velocidad de la luz, el

resultado es la distancia del receptor al satélite. Las informaciones de navegación suministrada por cada satélite

consisten en los datos orbitales y del reloj, unidas a la información sobre el retardo basada sobre un modelo ionosférico.

La sincronización del tiempo es suministrada por relojes atómicos altamente precisos.

16.3 Control en tierra

Hay cinco estaciones de control en tierra - Hawai, Isla de Ascensión, Diego García, Kwajalein y Colorado Springs – que

controlan los satélites verificando su disposición operativa y la posición exacta en el espacio. Cuatro de estas estaciones

no requieren personal (automáticas), y la quinta - Colorado Springs – es la estación Máster. Las cuatro estaciones sin

personal reciben constantemente datos y los envían a la estación Máster. La estación Máster provee las correcciones

para las memorias del satélite y del desplazamiento horario y, en unión con otras dos estaciones, transmite estas

informaciones a los satélites.

16.4 El receptor GPS

El receptor GPS utiliza las señales de los satélites NAVSTAR como medio para determinar la posición exacta en la

tierra. Matemáticamente, se necesitan cuatro señales de satélite para obtener tales coordenadas. Si bien son suficientes

tres señales, por motivos técnicos es necesaria una comparación añadida.

Por tanto, su posición se determina sabiendo cuanto tiempo emplea una señal enviada del satélite hasta alcanzar el

receptor. Desde el momento que la temporización es básica, la señal del satélite es casi perfecta porque dispone de un

reloj atómico a bordo. Pero ¿y la temporización del receptor de nuestro GPS? Nuestro receptor ciertamente no tiene un

reloj atómico incorporado; si lo tuviese su precio sería prohibitivo – nadie podría permitírselo. Para resolver este

problema, nuestro receptor debe recibir medidas de otro satélite. He aquí porque son necesarias señales de cuatro

satélites para garantizar nuestra posición exacta. Dado que esta cuarta medición, hecha como un control cruzado, no se

mezcla con las tres primeras, el microprocesador del receptor se da cuenta que en realidad existe una discrepancia en

la medición y que la sincronización con la hora universal no es perfecta. Dado que cualquier diferencia con la hora

universal afecta todas las mediciones, el receptor busca un único factor de corrección que pueda sustraer de toda le

medición de tiempo, permitiendo cruzarse en un punto concreto. Tales correcciones restablece la sintonía con el hora

universal en el reloj del receptor y .. Ya está! La precisión de un reloj atómico en la palma de su mano!

Una vez que el receptor dispone de esta corrección, la aplica a todas las otras mediciones y en ese momento

obtenemos el posicionamiento preciso.

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