tarea G.P.S.

HISTORIA DEL G.P.S:

En español conocido como Sistema de Posicionamiento Global. Este sistema surge en 1973 con los problemas que experimentaron las tropas norteamericanas en el conflicto con Vietnam. En esa época se utilizaba un sistema llamado LORAN y debido a sus deficiencias, como las de cualquier frecuencia de radio, su buscó otra alternativa. Estados Unidos desarrolló entonces lo que ahora es el sistema GPS, pero sólo con cuatro satélites y lo llamaron Transit. Transit era de uso limitado debido a la insuficiencia de satélites y fue hasta en 1990 cuando un sistema con una mayor red satelital llamado NavStar quedó finalmente funcionado al  100% con una red de 21 satélites. También se explicará cómo funciona este sistema, cuáles son sus modalidades, se hará una descripción de sus principales aplicaciones y de quienes son sus usuarios. Sin olvidar las limitaciones, reglamentación, control y costo de este moderno sistema de posicionamiento.

El sistema de “GPS” nace en 1973 y queda oficialmente declarado como funcional en 1995. Es un sistema que inicialmente se desarrolló con enfoque de estrategia bélica pero a través de los años el gobierno de Estados Unidos decidió permitir el uso al público en general con ciertas limitaciones de exactitud.

Es un sistema utilizado en la actualidad por muchos otros sistemas e inclusive ya es una herramienta de trabajo, por ejemplo es utilizado en aeronaves, para guiarse en el espacio, por los geólogos para la medición de movimientos telúricos, por ingenieros y guardia civil para monitoreo de monumentos o estructuras como puentes colgantes y evidentemente por la fuerza militar y secreta de los Estados Unidos de América.
En este ensayo podremos ver detalladamente varios aspectos de este sistema inteligente y gratuito de posicionamiento global. Analizaremos desde su nacimiento y evolución hasta sus últimas aplicaciones.

HISTORIA Y CRONOLOGIA DEL G.P.S:

1920’s   Orígenes de la radionavegación.

Principios de la II Guerra Mundial – LORAN, el primer sistema de navegación basado en la llegada diferenciada de señales de radio desarrollado por el laboratorio de Radiación de MIT. LORAN fue también el primer sistema de posicionamiento capaz de funcionar bajo cualquier condición climatológica pero es solamente bidimensional (latitud y longitud).

1959     TRANSIT, el primer sistema operacional basado en satélites, fue        desarrollado por Johns Hopkins  (Laboratorio de Física Aplicada) bajo el Dr. Richard Kirschner. A pesar de que la intención de TRANSIT era dar soporte a la flotilla de la marina de Estados Unidos, las tecnologías empleadas para el sistema demostraron ser útiles para el sistema de posicionamiento global (GPS). El primer satélite fue lanzado en 1959.

1960     El primer sistema de posicionamiento de tres dimensiones es sugerido por Raytheon Corporation en necesidad de la fuerza aérea.

1963     La compañía aeroespacial lanzó un estudio en la utilización de un sistema espacial para el sistema de navegación para los vehículos en movimiento a gran velocidad y tres dimensiones; esto los llevó directamente al concepto de GPS. El concepto involucraba medir los tiempos de llegada de las señales de radio transmitidas por los satélites cuyas posiciones eran bien conocidas. Esto proporcionaba la distancia al satélite cuya posición era conocida que a la vez establecía la posición del usuario.

1963     La fuerza aérea da apoyo a este estudio bautizándolo Sistema 621B.

1964     Timation, un sistema satelita, Naval es desarrollado por Roger Easton en los laboratorios de investigación Naval para el desarrollo de relojes de alta estabilidad, capacidad de transferencia de tiempo y navegación en dos dimensiones.}

1968     El departamento de defensa de los Estados Unidos establece un comité llamado NAVSEG (Navigation Satellite Executive Comité) para coordinar los esfuerzos de diversos grupos de navegación satelital.

1971     El sistema 621B es probado por la fuerza aérea dando resultados de una precisión de centésimas de milla.

1973     El secretario de la defensa decide que los diferentes sistemas de navegación que se estaban creando, se unificaran y crearon un solo y robusto sistema de navegación.

1974     Junio. Rockwell international fue contratado como proveedor de los satélites GPS.

1974     Julio 14. El primer satélite de NAVSTAR fue lanzado

1978     El primer  block de satélites fue lanzado. Un total de 11 satélites fueron lanzados entre 1978 y 1985. Un satélite fue perdido debido a una falla de lanzamiento.

1982     DoD decide reducir la constelación de satélites de 24 a 18.

1983     Después de la caída de una Unión Soviética, el gobierno de Estados Unidos informa que el sistema GPS podrá ser utilizado por las aeronaves civiles.

1988     El secretario de las Fuerzas Aéreas anuncia la expansión de la constelación de GPS de 18 a 21 satélites y tres repuestos.

1989     El primero del un block de 28 satélites es lanzado en Cabo Cañaveral, Florida

1990     Dod Activa SA – una degradación en la exactitud del Sistema de forma planeada. El sistema es probado en la guerra del Pérsico.

1991     El gobierno ofrece el sistema de GPS a la comunidad internacional sin costo durante los siguientes 10 años.

1993     El gobierno declara el sistema formalmente funcionado con sus 24 satélites en orbita.

1995     El gobierno de Estados Unidos, Bill Clinton se compromete mediante una carta a la ICAO a  proveer las señales de GPS a la comunidad internacional....

Sistema de satélites: Está formado por 24 unidades con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo terráqueo. Más concretamente, repartidos en 6 planos orbitales de 4 satélites cada uno. La energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosados a sus costados.

CARACTERISTICAS TECNICAS Y PRESTACIONES DEL G.P.S:

• Estaciones terrestres: Envían información de control a los satélites para controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación.
• Terminales receptores: Indican la posición en la que están; conocidas también como unidades GPS, son las que podemos adquirir en las tiendas especializadas.

Segmento espacial

• Satélites en la constelación: 24 (4 × 6 órbitas)
  • Altitud: 26580 m
  • Período: 11 h 58 min (12 horas sidéreas)
  • Inclinación: 55 grados (respecto al ecuador terrestre).
  • Vida útil: 7,5 años
• Segmento de control (estaciones terrestres)
  • Estación principal: 1
  • Antena de tierra: 4
  • Estación monitora (de seguimiento): 5
• Señal RF
  • Frecuencia portadora:
    • Civil – 1575,42 MHz (L1). Utiliza el Código de Adquisición Aproximativa (C/A).
    • Militar – 1227,60 MHz (L2). Utiliza el Código de Precisión (P), cifrado.
      • Nivel de potencia de la señal: –160 dBW (en superficie tierra).
      • Polarización: circular dextrógira.
• Exactitud
  • Posición: oficialmente indican aproximadamente 15 m (en el 95% del tiempo). En la realidad un GPS portátil monofrecuencia de 12 canales paralelos ofrece una precisión de 2,5 a 3 metros en más del 95% del tiempo. Con el WAAS / EGNOS / MSAS activado, la precisión asciende de 1 a 2 metros.
  • Hora: 1 ns
• Cobertura: mundial
• Capacidad de usuarios: ilimitada
• Sistema de coordenadas:
  • Sistema Geodésico Mundial 1984 (WGS84).
  • Centrado en la Tierra, fijo.
• Integridad: tiempo de notificación de 15 minutos o mayor. No es suficiente para la aviación civil.
• Disponibilidad: 24 satélites (70%) y 21 satélites (98%). No es suficiente como medio primario de navegación.

APLICACIONES DEL G.P.S:

Civiles

Navegador GPS de pantalla táctil de un vehículo con información sobre la ruta, así como las distancias y tiempos de llegada al punto de destino.

• Navegación terrestre (y peatonal), marítima y aérea. Bastantes automóviles lo incorporan en la actualidad, siendo de especial utilidad para encontrar direcciones o indicar la situación a la grúa.
• Teléfonos móviles
• Topografía y geodesia.
• Localización agrícola (agricultura de precisión), ganadera y de fauna.
• Salvamento y rescate.
• Deporte, acampada y ocio.
• Para localización de enfermos, discapacitados y menores.
• Aplicaciones científicas en trabajos de campo (ver geomática).
• Geocaching, actividad deportiva consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios.
• Para rastreo y recuperación de vehículos.
• Navegación deportiva.
• Deportes aéreos: parapente, ala delta, planeadores, etc.
• Existe quien dibuja usando tracks o juega utilizando el movimiento como cursor (común en los GPS Garmin).
• Sistemas de gestión y seguridad de flotas.

Militares

• Navegación terrestre, aérea y marítima.
• Guiado de misiles y proyectiles de diverso tipo.
• Búsqueda y rescate.
• Reconocimiento y cartografía.
• Detección de detonaciones nucleares.

TIEMPO DE EFEMERIDES:

El tiempo de efemérides es una forma constante y uniforme de tiempo utilizada en astronomía al hacer cálculos del movimiento orbital de objetos del Sistema Solar. Se basaba en el movimiento orbital de la Tierra alrededor del Sol más que en la rotación de la Tierra sobre su eje. Fue sustituido por el tiempo dinámico en 1984.
Los astrónomos en 1960 instituyeron el Tiempo de Efemérides (TE). Este sistema de tiempo corre perfectamente estable sin importar la rotación de la Tierra, más aún, sin importar que la Tierra exista. Se usa para muchos cálculos celestes y predicciones de almanaques (efemérides), especialmente para aquellos que tienen que ver con los movimientos de la Luna, los planetas y otros cuerpos del sistema solar en el espacio.
El Tiempo de Efemérides se iguala el Tiempo Universal alrededor de 1902. Desde entonces, el UTC se ha ido corriendo de tal forma que en 1996, el UTC tiene una diferencia de 62 segundos.

RELOJ ATOMICO:

Un reloj atómico es un tipo de reloj que utiliza una frecuencia de resonancia atómica normal para alimentar su contador. Los primeros relojes atómicos tomaban su referencia de un Máser.  Las mejores referencias atómicas de frecuencia (o relojes) modernas se basan en físicas más avanzadas que involucran átomos fríos y las fuentes atómicas. Las agencias de las normas nacionales mantienen una exactitud de 10^-9 segundos por día,  y una precisión igual a la frecuencia del transmisor de la radio que bombea el máser. Los relojes atómicos mantienen una escala de tiempo continua y estable, el Tiempo Atómico Internacional (TAI). Para el uso cotidiano, se disemina otra escala de tiempo, el Tiempo Universal Coordinado (UTC). El UTC se deriva del TAI, pero se sincroniza usando segundos de intercalación con el Tiempo Universal (UT1), el cual se basa en el paso del día y la noche según las observaciones astronómicas.
El primero fue construido en 1948 por el Willard Frank Libby de los EEUU basándose en las ideas sobre un fenómeno extremadamente regular, la resonancia magnética molecular y atómica, del Nobel Isidor Isaac Rabi,  aunque la precisión conseguida por el amoníaco (molécula utilizada por el prototipo del NIST) no era muy superior a los estándares de la época basados en osciladores de cuarzo.
vea mas en : http://homepages.mty.itesm.mx/al584299/mypaper.htm 
 www.crisp.nus.edu.sg/~acrs2001/pdf/058nugro.pdf 
http://samadhi.jpl.nasa.gov/msl/Programs/gps.html 
www.flatsurv.com/gps.htm 
http://www.oreilly.com/reference/dictionary/terms/G/Global_Positioning_System.htm