Un sistema de posicionamiento global (GPS) es una red de satélites y dispositivos receptores utilizados para determinar la ubicación de algo en la Tierra. Algunos receptores GPS son tan precisos que pueden establecer su ubicación dentro de 1 centímetro.
El sistema de posicionamiento global (GPS) es una red de satélites y dispositivos receptores utilizados para determinar la ubicación de algo en la Tierra.
Algunos receptores GPS son tan precisos que pueden establecer su ubicación dentro de un centímetro (0,4 pulgadas). Los receptores GPS proporcionan ubicación en latitud, longitud y altitud. También proporcionan la hora exacta.
El GPS incluye 24 satélites que giran alrededor de la Tierra en órbitas precisas. Cada satélite hace una órbita completa de la Tierra cada 12 horas. Estos satélites envían constantemente señales de radio.
El sistema GPS original comenzó como un proyecto del ejército estadounidense. El primer satélite experimental se lanzó en 1978. Para 1994, 24 satélites GPS completos estaban orbitando la Tierra. Al principio, el GPS disponible para uso civil o no militar no era muy preciso. Solo ubicaría un receptor GPS dentro de unos 300 metros (1,000 pies). Hoy en día, una señal precisa es gratuita y está disponible para cualquier persona con un receptor GPS.
El GPS es americano. Rusia tiene su propia versión de un sistema GPS, llamado GLONASS (Sistema mundial de satélites de navegación en órbita). China y la Unión Europea están creando actualmente sus propios sistemas.
¿Qué significa «GPS»?
GPS significa «Sistema de Posicionamiento Global». También se usa a menudo para describir el propio sistema de posicionamiento, por ejemplo, el GPS integrado de su vehículo.
¿Cómo funciona el GPS?
Como muchos otros sistemas GNSS (constelaciones de satélites), el GPS incluye tres segmentos principales: el Segmento Espacial, el Segmento de Control y el Segmento de Usuario.
El segmento espacial GPS incluye más de 30 satélites en órbita operados y mantenidos por la Fuerza Espacial de EE. UU. Estos satélites transmiten señales de radio a las estaciones de control y monitoreo en la Tierra y directamente a los usuarios que requieren un posicionamiento satelital de alta precisión.
La Fuerza Espacial de EE. UU. también supervisa el segmento de control de GPS. Incluye estaciones de control maestro y de control de respaldo, antenas terrestres dedicadas y varias estaciones de monitoreo ubicadas en todo el mundo.
Estas estaciones funcionan para garantizar que los satélites GPS estén en buen estado, orbiten en las ubicaciones correctas y tengan relojes atómicos precisos a bordo. Estas estaciones son parte integral de la salud y precisión general de la constelación GPS.
El segmento de usuarios incluye a todos los que confían en los satélites GPS para las mediciones de PNT. Desde un teléfono móvil que proporciona indicaciones a vehículos autónomos que requieren precisión de posicionamiento a nivel de carril; desde un agricultor que rastrea las rutas de siembra y cosecha año tras año hasta un UAV que mapea una selva tropical, muchas aplicaciones usan GPS para posicionamiento de alta precisión y precisión en todo el mundo.
¿Qué son las señales de satélite GPS?
Los satélites transmiten continuamente su posición orbital y la hora exacta en esa posición en frecuencias de radio. Esa señal es recibida por antenas, junto con al menos otras tres señales satelitales, luego procesada en un receptor GPS para calcular la ubicación de un usuario.
Transmisiones de GPS en frecuencias civiles L1 (1575,42 MHz), L2 (1227,60 MHz) y L5 (1176,45 MHz); El GPS también transmite en L3 (1381,05 MHz) y L4 (1379,913 MHz) para sistemas de aumento basados en satélites (SBAS) gubernamentales y regionales.
Varios satélites también transmiten código M, un código militar transmitido en las frecuencias L1 y L2 diseñadas para uso exclusivo del ejército estadounidense.
¿Qué es el código M?
El código M es una transmisión de señal específica de GPS para apoyar al Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Esta señal se transmitió por primera vez con el lanzamiento del satélite Block IIR-M en 2005. El código M proporciona una capa de defensa contra interferencias a través de 21 satélites GPS con capacidad de código M.
El código M transmite en las frecuencias de banda L L1 y L2 de GPS existentes, pero está modulado para no interferir con las señales L1/L2. Los receptores militares pueden calcular PNT solo a través del código M. Además, las aplicaciones militares utilizan el código M para aumentar la potencia de las señales L1 y L2 para generar resiliencia contra incidentes de interferencia, interferencia y suplantación de identidad.
Las señales de GPS aún son susceptibles a interferencias, pero el código M proporciona una capa de defensa contra tales interferencias. Existen muchas capas adicionales de defensas anti interferencias críticas para establecer PNT seguro en los sistemas GPS.
GPS vs GNSS: ¿Cuál es la diferencia?
GNSS es una forma de describir cada constelación de satélites en órbita; GPS es una de varias constelaciones que componen GNSS. Desde GPS hasta GLONASS (operado por la Corporación Estatal de Actividades Espaciales de Roscosmos en Rusia), muchas constelaciones conforman GNSS.
La tecnología de posicionamiento se basa en muchas constelaciones diferentes para proporcionar un PNT preciso y fiable. En lugar de GNSS frente a GPS, una mejor manera de considerar estas tecnologías es comparar el GPS con otras constelaciones de GNSS.
Aplicaciones de GPS
El GPS admite aplicaciones en todo el mundo que dependen de la tecnología satelital para asegurar el posicionamiento, la navegación y las mediciones de tiempo.
Estas aplicaciones difieren según la industria, pero el uso de GPS se basa en su necesidad de una posición precisa, navegación confiable y segura, seguimiento y monitoreo del movimiento de un objeto, topografía y mapeo de un área, o cronometraje dentro de una milmillonésima de segundo.
Por ejemplo, las aplicaciones de minería dependen del GPS para inspeccionar un área antes de comenzar las operaciones. Las empresas rastrean depósitos minerales potenciales, identifican qué áreas evitar para disminuir su impacto ambiental y habilitan maquinaria autónoma que transporta minerales a través del sitio.
Las aplicaciones que requieren posicionamiento de alta precisión utilizan GPS junto con otras constelaciones. Sin embargo, debido a su señal de código M encriptada, el ejército de EE. UU. confía en el GPS de una manera única. El código M permite a las fuerzas armadas asegurar el acceso continuo al posicionamiento y aumentar la resistencia a posibles fuentes de interferencias e interferencias.
El futuro del GPS
Los países continúan construyendo y mejorando sus sistemas GPS. Se están realizando esfuerzos en todo el mundo para aumentar la precisión y mejorar la confiabilidad y las capacidades del GPS.
Por ejemplo:
- Se espera que los receptores GNSS sean más pequeños, más precisos y más eficientes, y la tecnología GNSS está configurada para penetrar incluso en las aplicaciones GPS más sensibles a los costos.
- Los científicos y los rescatistas están encontrando nuevas formas de utilizar la tecnología GPS en la prevención y el análisis de desastres naturales en caso de terremoto, erupción volcánica, sumidero o avalancha. Para la pandemia de COVID-19, los investigadores están considerando el uso de datos de ubicación de teléfonos celulares para ayudar con el rastreo de contactos a fin de frenar la propagación del virus.
- El lanzamiento de los nuevos satélites GPS III refinará la precisión del GPS a 1-3 metros, mejorará las capacidades de navegación y los componentes durarán más a partir de 2023. Al transmitir en la señal civil L1C para la interoperabilidad con otros sistemas satelitales.
- La próxima generación de satélites GPS incluirá una mejor protección de la señal, menor susceptibilidad a la interferencia de la señal y más maniobrabilidad para cubrir zonas muertas.
- El Reloj Atómico del Espacio Profundo de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) está configurado para usar un poderoso satélite GPS a bordo para ayudar a proporcionar una mejor consistencia en el tiempo para los futuros astronautas que se embarcan en viajes al espacio profundo.
El futuro del rastreo por GPS probablemente será mucho más preciso y efectivo tanto para uso personal como comercial.
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