el G.P.S

Funcionamiento .

 El  GPS  (Global  Positioning  System:  sistema  de  posicionamiento  global)  o  NAVSTAR-GPS  es  un  sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros  (si se utiliza GPS diferencial), aunque  lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema  fue desarrollado,  instalado  y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS  funciona mediante  una  red  de  24  satélites en órbita  sobre  el  globo,  a  20.200  km,  con  trayectorias sincronizadas para cubrir  toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales  indicando  la  identificación  y  la hora del  reloj de  cada uno  de  ellos. Con  base en estas  señales, el aparato  sincroniza  el  reloj del GPS  y  calcula el  tiempo que  tardan en  llegar  las señales al equipo,  y de  tal modo mide la distancia al satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente  la  propia  posición  relativa  respecto  a  los  tres  satélites.  Conociendo  además  las  coordenadas  o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el  reloj del GPS, similar a  la de  los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites

Funcionamiento:

·  La situación de los satélites puede ser determinada de antemano por el receptor con la  información  del  llamado  almanaque  (un  conjunto  de  valores  con  5  elementos orbitales), parámetros que son transmitidos por los propios satélites. La colección de los almanaques de toda la constelación se completa cada 12-20 minutos y se guarda en el receptor GPS.

 ·  La  información  que  es  útil  al  receptor  GPS  para  determinar  su  posición  se  llama efemérides. En este caso cada satélite emite sus propias efemérides, en  la que se incluye  la  salud  del  satélite  (si  debe  o  no  ser  considerado  para  la  toma  de  la posición), su posición en el espacio, su hora atómica,información doppler, etc.

·  El  receptor  GPS  utiliza  la  información  enviada  por  los  satélites  (hora  en  la  que emitieron  las  señales,  localización  de  los  mismos)  y  trata  de  sincronizar  su  reloj interno con el reloj atómico que poseen los satélites. La sincronización es un proceso de prueba y error que en un receptor portátil ocurre una vez cada segundo. Una vez sincronizado  el  reloj,  puede  determinar  su  distancia  hasta  los  satélites,  y  usa  esa información para calcular su posición en la tierra.

·  Cada satélite  indica que el  receptor se encuentra en un punto en  la superficie de  la esfera, con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.

·  Obteniendo  información de dos satélites se nos  indica que el  receptor se encuentra

·  Si adquirimos  la misma  información de un  tercer satélite notamos que  la nueva esfera sólo corta  lacircunferencia anterior en dos puntos. Uno de ellos  se  puede  descartar  porque  ofrece  una  posición  absurda. De  esta manera ya tendríamos la posición en 3D. Sin embargo, dado que el reloj que  incorporan  los  receptores GPS no está  sincronizado con  los  relojes atómicos  de  los  satélites  GPS,  los  dos  puntos  determinados  no  son precisos.

·  Teniendo  información de un cuarto  satélite, eliminamos el  inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de  los  satélites. Y es en este momento cuando el  receptor GPS puede determinar una posición 3D  exacta  (latitud,  longitud  y altitud). Al no estar  sincronizados  los relojes  entre  el  receptor  y  los  satélites,  la  intersección  de  las  cuatro  esferas  con  centro  en  estos satélites es un pequeño volumen en vez de ser un punto. La corrección consiste en ajustar  la hora
del receptor de tal forma que este volumen se transforme en un punto sobre la circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos esferas.

¿como funciona el satelite?

 COMO FUNCIONA EL SATELITE

Dado que las microondas (tipo de onda de radio) viajan en línea recta, como un fino rayo a la velocidad de la luz, no debe haber obstáculos entre las estaciones receptoras y emisoras.

Por  la curvatura de  la Tierra,  las estaciones  localizadas en  lados opuestos del globo no pueden conectarse directamente,  sino  que  han  de  hacerlo  vía  satélite. Un  satélite  situado  en  la  órbita  geoestacionaria  (a  una altitud de 36 mil km) tarda aproximadamente 24 horas en dar la vuelta al planeta, lo mismo que tarda éste en dar una vuelta sobre su eje, de ahí que el satélite permanezca más o menos sobre la misma parte del mundo. 

Como queda a su vista un tercio de la Tierra, pueden comunicarse con él las estaciones terrenas -receptoras y  transmisoras de microondas- que se encuentran en ese  tercio. Entonces, ¿cómo se conectan  vía satélite dos lugares distantes?

Una estación  terrena que está bajo  la cobertura de un satélite  le envía una señal de microondas, denominada enlace ascendente. Cuando  la recibe, eltranspondedor (aparato  emisor-receptor)  del  satélite  simplemente  la retransmite  a  una  frecuencia más  baja  para  que  la  capture  otra  estación, esto es  un enlace descendente. El  camino que  recorre esa  comunicación, equiparándolo con la longitud que ocuparía un cable, es de unos 70 mil km, lo cual equivale, más o menos, al doble de  la circunferencia de  la Tierra, y sólo le toma alrededor de 1/4 de segundo cubrir dicha distancia.

Para entender mejor  cómo es posible  que un  satélite  se  sostenga en una órbita en el espacio veamos el siguiente cuadro: