¿Sabías que el gps está integrado por 24 satélites? En el presente artículo te mostraremos la historia del gps, así como su evolución desde su creación hasta la actualidad.
Historia del gps
El gps, Sistema de Posicionamiento Global, el cual tiene como nombre original Navstar gps: Es un método que busca precisar la ubicación en la Tierra de cualquier persona o automóvil de manera exacta.
Este sistema fue creado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Actualmente le pertenece a la Fuerza Espacial de los Estados Unidos. Para lograr obtener la posición que se desea, el navegante emplea el uso de cuatro satélites o más, al igual que la trilateración.
Para su funcionamiento, el gps necesita por lo menos 24 satélites aproximadamente a su disposición en órbita sobre la Tierra, a unos 20000 kilómetros de altura. Distribuye sus órbitas de manera que pueda tener a su disposición cuatro satélites identificados en toda la tierra.
Para los años 1960, el sistema OMEGA, conocido como el Sistema de Navegación terrestre, tomando como referencia las señales que arrojaban unas cuantas estaciones terrestres, logró ocupar el primer lugar en el sistema de navegación mundial de radio. Sin embargo, como estos sistemas presentaron cierta restricción, se vieron en la necesidad de buscar mayor respuesta en la navegación que fuese más exacta, así inicia la historia del gps.
La Fuerza Armada de los Estados Unidos dio uso a estos avances de navegación en la historia del gps utilizando para ello, satélites que le permitían visualizar posiciones exactas y puntuales.
El sistema utilizado debía cumplir ciertas disposiciones para ser ejecutados. Tener globalidad; en este caso el globo debía ser abarcado completamente, ser persistente y su trabajo tenía que ser continuo, sin ser perturbado o limitado por el estado atmosférico. Además de ser enérgico para permitir que fuese preciso.
En 1964 quedó trabajando un nuevo sistema llamado Transit, y para 1967 fue utilizado por los militares para uso comercial.
Este sistema estaba estructurado por seis satélites de órbita polar baja, con 1074 km de altitud. Ellos permitían que se lograra una cobertura a nivel mundial, pero no persistente. Su posibilidad de ubicación no era constante, el acceso a los satélites se daba cada dos horas aproximadamente. Para calcular su posición la misma debía ser monitoreada cada 15 minutos para evitar que perdiera su alcance.
La U. S. Navy, para 1967, avanzó con un satélite llamado Timatión, éste mostró la posibilidad asertiva de colocar en el espacio, relojes exactos que facilitaran datos consistentes, un avance que iba de la mano con el gps.
En 1973 los programas con los que trabajaban la Armada y la fuerza aérea de los Estado Unidos, fueron unidos y se dio a conocer la llamada Navigatión Technology Program, que quiere decir, Programa de Tecnología de Navegación.
De 1978 a 1985 se dieron a conocer y tuvieron ocho satélites de experimento Navstar. Luego de ellos aparecieron nuevas generaciones, hasta llegar a la constelación que se conoce en la actualidad como la capacidad operacional inicial, nombre otorgado en diciembre de 1993, con una capacidad total y útil ya para el año de 1995.
Estados Unidos en el 2009 desarrolló un servicio que permitía establecer la posición y ayudar a la OACI quien no se negó a aceptar el ofrecimiento. Así poco a poco se fue formando la historia del gps.
Características y formas que se desarrollaron en la historia del gps
- Presenta 24 satélites de constelación que representan entre 4 y 6 órbitas.
- Tiene una altitud de 20200 Km.
- Su período se encuentra entre las 12 horas sidéreas.
- Posee una inclinación de unos 55°.
- Aporta una vida favorable de 8 años.
- Su cobertura es a nivel mundial.
- La cabida de usuario no tiene límites.
- Dentro de su sistema de coordenadas trabaja con 8000.
Señal en la historia del gps
Dentro de la historia del gps nos encontramos que de manera continua envía un mensaje de navegación a un aproximado de 50 bits por segundo en su estructura de traslado de microondas de 1600 MHz . Para la radio FM se envía entre 86 y 109 MHz y para los wi-fi se trabaja con un aproximado de 5000 MHz y 2500 MHz, en sí los satélites en su totalidad envían 1600 MHz para la señal L1 y 1228 para la señal L2.
Esta señal gps facilita el tiempo, la hora que corresponde a cada semana, usando para ello un reloj atómico que se encuentra dentro del satélite, muestra además el número de cada semana, y diseña una referencia que permite descubrir si el satélite presenta alguna falla.
Sus emisiones tienen una duración de 30 segundos con 1500 bits de datos disponibles. El número de datos están establecidos por un seguimiento seudo-aleatorio de gran de velocidad que caracteriza a cada satélite.
Su emisión es de forma cronometrada, comienza y termina a una misma hora, tal como lo indica el reloj que se encuentra dentro del satélite. En un primer momento se indica al que recibe la información el enlace existente entre el reloj del satélite y la hora que indica el gps, y en un segundo momento envía la información al emisor de la órbita exacta del satélite.
Forma de evolución del sistema gps
- Se agrega una señal nueva para uso civil en L1.
- Asimismo, se suma una nueva señal civil al L5 con un aproximado de 1177 MHz.
- Además se establece una forma de cuido para los nuevos signos de servicios de Seguridad para la Vida.
- Aporta una mejor distribución de las señales.
- Mejora la fuerza de la señal.
- Se realiza un incremento en las casillas de monitoreo, se elevan a 12.
- Accede a la interrelación con la continuidad L1 de Galileo.
- Cumple con las líneas de los clientes, bien sean militares o civiles en el uso del gps.
- Determina las solicitudes de gps III de acuerdo a las formas de operación.
- Facilita los permisos necesarios en la trasformación futura a fin de agradar las solicitudes que tengan a bien hacer los usuarios hasta el 2030.
Este sistema ha logrado un gran avance que ha permitido establecer una localización de forma activa en el alcance de los datos, lo que permite que el cliente pueda determinar el movimiento de manera exacta del conocido Mobile Mapping.
Con este método se utilizan cartografías 3D, a través de un escáner que posee láser, se realizan mediciones de cámaras, sensores, sistemas gnss, permiten identificar con exactitud, de la mano con sus tres tecnologías de ubicación: IMU, GNSS y Odométro, quienes logran un alcance de señal, aún en aquellos sitios donde la misma no es buena.
Cómo funciona el gps
La historia del gps ha mostrado grandes avances, dentro de ellos se han venido actualizando sus funciones entre ellas vale la pena resaltar:
- Dentro de sus funciones el gps marca una pauta llamada efemérides, es por ello que cada uno envía las suyas de manera individual, en las cuales se establecen la vida del satélite. cómo se encuentra en el espacio, su hora, su contenido doppler, entre otros.
- Los satélites por separado, muestran que el que encargado de recibir la información se encuentra ubicado en un espacio específico en la superficie de la esfera, su norte es el mismo satélite y de radio es la distancia exacta hasta el receptor.
- Una vez que se recibe la información que emiten dos de los satélites, se puede establecer un contorno que son el resultado de las dos esferas en algún espacio específico, en el que se encuentra el receptor.
- Cuando se recibe la información del satélite número tres, desaparece la falla que impide que los relojes estén relacionados entre sí y los beneficiarios del gps, logrando conseguir una posición 3D de manera precisa.
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Confiabilidad de la información que emite un gps
Puesto que el gps posee una línea militar, en Estados Unidos, el Departamento de la Defensa, guarda la probabilidad de asumir un pequeño al azar, que pudiese ser modificado entre 15 y 100 m. Sin embargo, para la actualidad no se le da uso a ese error impulsado, la información exacta y precisa que envía el gps va relacionado con el número de satélites que se pueden observar en un momento específico.
Si la información que se recibe está entre siete y nueve satélites y se encuentran de una forma incoherente, sus mediciones quedan por debajo, pudiese ser entre 2 metros en un 95% de tiempo, si por el contrario se utiliza el sistema GDPS, la exactitud de su medición es mucho mejor, pues representa el 97% de las circunstancias.
La confiabilidad de los datos suministrados por un gps depende de su forma de posición, para medir de manera exacta y precisa la ubicación de los receptores.
Como observamos son muchos los avances que se presentan en la historia de los gps.
Origen de error en los gps en su historia
La información que mide un gps necesita en el momento, la ubicación del satélite y la demora en la señal que se recibe. Su exactitud obedece a la exactitud de la posición y al atraso de la señal.
Al detectar el atraso, el encargado de recibir la información relaciona una cantidad de bits que envía el satélite con una interpretación personal. Al ser relacionados los términos de la serie los componentes electrónicos establecen desigualdad del 1% en un tiempo bit; de allí que las señales que emiten los gps se extienden a la rapidez de la luz, el cual establece una falta de unos tres metros aproximadamente, se considera un falta muy pequeña cuando la señal de gps es utilizada.
La exactitud se puede perfeccionar utilizando para ello una señal P (Y), al mostrar el mismo resultado, el cual representa el 1% del tiempo, la señal P (Y), muestra en un alto rendimiento una conclusión precisa de unos 30 centímetros.
Las exactitud en las mediciones del gps se ven influenciadas por las faltas que se desprenden de la electrónica. Estas formas de medir pueden mejorar con el uso de software y métodos utilizados en tiempo real.
Si deseas conocer acerca del la evolución de los gps, te invito a observar el siguiente contenido audiovisual.
Dentro del margen de error en la historia del gps, podemos considerar:
- Demora en la emisión de la señal en la ionosfera y troposfera.
- Señales que se comparten al mismo tiempo en edificios y montañas y son devueltas.
- Faltas en las órbitas, donde la información de las mismas no son exactas.
- Cantidad de satélites observables.
- Desigualdad en la ubicación de los satélites que se pueden visualizar.
- Faltas en los relojes internos del gps.
Elementos que intervienen en los errores de los datos emitidos.
Los elementos que intervienen en los errores que se han presentado en la historia de los gps, están relacionados con:
Errores únicos del satélite en la historia del gps
- Errores en las órbitas: Se hace necesario elementos adecuados que impulsen las órbitas, ya que los satélites no tienen una línea directa a la órbita kleperiana que es la que se considera normal, esto trae como consecuencia que el proceso es interrumpido por falta de conocimiento de la energía que influyen sobre cada satélite.
- Faltas en el reloj interno: Está relacionado con la alteración en el tiempo de los relojes internos que son originadas por la pérdida de los osciladores y aquellas que son causadas por el movimiento de efectos relativos, lo que trae como consecuencia una gran diferencia entre el tiempo que se establece y el satélite.
- Errores de posición: Es la poca seguridad que surge de la ubicación como inferencia de las faltas en la exactitud de posición y los satélites escogidos.
Errores en las formas de trasmisión en la historia del gps
- Faltas en el reforzamiento ionosférico: Está relacionada con la frecuencia del gps, el error en su reforzamiento se desprende desde 50 metros hasta 1 metro, la fortaleza ionosférica depende de la regularidad y el efecto aproximado de cada medición que se realiza.
- Faltas en el reforzamiento troposférico: Estos errores marcan un margen comprendidos entre 2 y 25 metros, ésta se encuentra separada de la regularidad de la medición. Sin embargo, este error puede ser corregido, utilizando otros modelos tropoféricos.
- Multipath: Esta forma permite lograr que la señal llegue utilizando dos vertientes diferentes, aunque ello puede causar que la señal sea interrumpida. El uso del Multipath es notado cuando mide superficies, para subestimar su forma se puede utilizar una antena que trabaje con las señales que reciba desde diferentes entornos.
Errores relacionados directamente con la recepción de información en la historia del gps
- Los ruidos: El ruido está relacionado con la cantidad de información y el tiempo necesario para obtenerla con exactitud, éste debe ser seguido para obtener las mediciones con precisión.
- Centros de información de las antenas: Si se encuentra un error conocido en la función que realiza la antena en la medición, los puntos se cancelan, cuando las mediciones son exactas, las antenas se alinean a una misma dirección a fin de obtener los resultados deseados.
Incorporación de los gps a los teléfonos celulares
En la actualidad el uso de los gps en los teléfonos ha adquirido un gran auge, se ha introducido dentro de los smartphone siendo de gran utilidad a la hora de requerir una dirección, el uso de los gps ha hecho nacer un método de software para los diferentes tipos y modelos, así como los diferentes tipos de negocios que requieren el uso de los móviles.
El mismo nos da posibilidad de saber los lugares donde se encuentran amigos y familiares a través de un mapa, sólo se hace necesario poseer la plataforma requerida.
Incorporación de los gps en los relojes
El avance de la tecnología en la actualidad ha permitido dar a paso a los smartwatches con gps incluidos, pueden ser utilizados con teléfonos inteligentes si hacemos referencia por ejemplo a los relojes deportivos o pulseras que no poseen pantallas.
Al igual que los teléfonos inteligentes éste permite conocer la ubicación de las personas que deseamos, sólo se hace necesario poseer la aplicación y plataforma necesaria.
La teoría de la relatividad y los gps
En los satélites gps los relojes necesitan estar relacionados con las ubicaciones en tierra, por lo que se debe considerar la teoría de la relatividad general y especial, los efectos que las mismas proporcionan son: el tiempo, los cambios de frecuencia y la excentricidad.
Por otro lado, en cuanto al tiempo la velocidad del satélite oscila entre 1 parte de 10, esta expansión da como resultado que el reloj del satélite que se encuentra en una aproximación de 5 partes entre 10 sea más rápido.
En cuanto a la relatividad espacial y general partiendo de la teoría de la relatividad, por estar constantemente en movimiento y la altura que representa, afectan la velocidad de los relojes, la relatividad general plantea que un reloj más cerca de lo que desea medir será mucho más lento que uno que se encuentre más retirado, si lo relacionamos directamente con el gps, lo que desea obtener la información se encuentra más aproximado a la tierra que a los satélites.
El uso de los gps se ha convertido en la actualidad en una gran herramienta, tanto de relación como de trabajo, es por ello que se hace necesario conocer su funcionamientos desde sus orígenes para conocer sus alcances y sacarle el mayor provecho posible.