Estoy convencido de que la mayoría de los lectores de esta revista han oído hablar en alguna ocasión del G.P.S., ya sea en películas, generalmente bélicas, o por ejemplo en el mundo de los Raids (Paris-Dakar...). Se puede intuir por el contexto en el que se emplea este acrónimo la función que realiza, pero que es en realidad el G.P.S., como funciona, para que sirve.
Breve historia
El G.P.S. es un sistema de posicionamiento por satélite que fue desarrollado por el Departamento de Defensa de los EE.UU. para aplicaciones militares, con posibilidad de un uso también civil pero con limitaciones. Desde su inicio, fecha sin determinar, hasta 1986 se han utilizado solo 6 satélites experimentales, para ir paulatinamente aumentando el número de estos. En la actualidad se dispone de 24 satélites (21 en funcionamiento y 3 de repuesto) distribuidos en órbitas circulares, unifórmente espaciadas, a una altura aproximada de unos 20.000 Km. Son satélites no geoestacionarios con lo cual su periodo de rotación no coincide con el de la tierra y este se cifra en 12 horas.
Además de los satélites se dispone de 5 estaciones monitoras y una estación maestra en Colorado. La función de las estaciones monitoras es la de "perseguir" a los satélites que se encuentran en su campo de visión y recoger datos referentes a su posición, datos acerca del reloj, etc. Estos datos se actualizan en la estación maestra y de nuevo son enviados a los satélites a través de las monitoras.
Funcionamiento
El funcionamiento de este sistema de posicionamiento se basa en la medida de tiempos. Los satélites emiten desde un punto y en un momento determinado, conocido por el receptor, y este calcula el tiempo que tarda en recibir la señal y con ello calcula la distancia a los diferentes satélites.
Pero, cómo sabe el receptor de qué satélite es la señal que recibe, cómo sabe el receptor qué satélites son, en cada momento y situación, los óptimos para conocer su posición.
Pues bien, los 24 satélites transmiten en dos frecuencias f1 (1575,42 Mhz) y f2 (1227,6 Mhz) estando estas moduladas por diferentes códigos pseudo-aleatorios de ruido, que diferencian un satélite de otro. A esta técnica se la denomina multiplexación CDMA de espectro expandido, en secuencia directa. La frecuencia f1 se modula con dos códigos:
Por otro lado la frecuencia f2 sólo se modula con el código P. Estos códigos como se ha dicho serán diferentes para cada satélite.
Veamos para que sirven estos códigos en los receptores civiles y militares.
En el momento en el que un receptor civil se pone en funcionamiento tratará de engancharse a el código C/A de alguno de los satélites, una vez conseguido, recibirá dentro del paquete de información que envía el satélite (que incluye posición del satélite, datos de corrección de errores, etc.) cuáles son los satélites más adecuados para el cálculo de su posición. A continuación es necesario ir recibiendo alternativamente (en el caso de sólo disponer de un canal) las señales con códigos C/A (f1) de los satélites seleccionados para irse enganchando a ellos. El instante, en el que el código que se genera en el receptor coincide con el de uno de los satélites, servirá para determinar la distancia a ese satélite y posicionarnos en un esferoide. De esta forma si se realiza la misma operación con otros dos satélites se dispondrá de tres esferoides, cuya intersección define nuestra posición.
La diferencia que existe con los receptores militares radica en la utilización del código P y de la frecuencia f2. Un receptor militar se enganchará al código C/A como un primer paso para posteriormente engancharse al código P. Este código, prácticamente invulnerable debido a su compleja generación, sólo es conocido por los militares, de tal forma que sólo ellos son capaces de engancharse al. La ventaja que nos ofrece es que sus bits duran 10 veces menos que los del código C/A con lo cual la precisión aumenta 10 veces y además hace posible la utilización de la frecuencia f2 de cada satélite con lo cual se corrigen los errores de propagación de la Ionosfera y Troposfera.
Actualidad
Actualmente existen receptores con diferentes canales que permiten recoger las señales de los diferentes satélites de forma simultanea, mejorando la rapidez de la medida. La precisión que se obtiene con estos aparatos varía desde los 25 m para receptores civiles sencillos, hasta precisiones menores de 1 m con códigos P y modo diferencial.
Aplicaciones
Se debe tener en cuenta que el uso de receptores G.P.S. en grandes ciudades con edificios altos esta limitado por la penetrabilidad de la señal proveniente de los satélites. En cuanto a las aplicaciones se nos pueden ocurrir multitud, de las cuales se destacan:
Firma: Raúl
Martínez
| Raúl Martínez
es ingeniero en Ingeniería de Telecomunicación (E.T.S.I.I.T.).
Me pide que agradezca a todos sus lectores la atención prestada a su artículo. Para cualquier consulta sobre el mismo Raúl Martínez estará disponible en el E-mail correspondiente a la publicación: polemistas@clientes.euskaltel.es Ricardo Lamas Vallo |
| Marzo de 1998 RETORNO AL SUMARIO |