Apuntes GPS, Serreta PDF

GPS, TOPOGRAFÍA Y CARTOGRAFÍA POR SATÉLITE Los primeros hombres tuvieron que tratar de hallar algún método que permitiera conocer su posición. Utilizaban accidentes geográficos fácilmente distinguibles y marcas que ellos dejaban (piedras, ramas o sobre árboles). Cuando realizaban viajes sobre los o...

GPS, TOPOGRAFÍA Y CARTOGRAFÍA POR SATÉLITE Los primeros hombres tuvieron que tratar de hallar algún método que permitiera conocer su posición. Utilizaban accidentes geográficos fácilmente distinguibles y marcas que ellos dejaban (piedras, ramas o sobre árboles). Cuando realizaban viajes sobre los océanos, sólo se podía contar con el perfil de las costas cuando estas estuviesen próximas. Se cree que fueron los Polinesios, los primeros en utilizar de forma sistemática las estrellas. Casi al mismo tiempo, en China se inventó y se empezó a utilizar las primeras brújulas. Estas permitieron saber en qué dirección se debía navegar. Así, los árabes llegaron a navegar por todo el Océano Índico hasta algunas islas del pacífico. Varios siglos más tarde, los cartógrafos europeos adoptaron el sistema de latitud y longitud, ofreciendo por primera vez mapas y cartas marinas. Todo esto incitó al desarrollo de nuevos instrumentos para la navegación. Dando lugar al desarrollo del cálculo astronómico y el invento del cuadrante. Pudiendo medir así la altura del sol y así determinar la latitud. Todo esto permitió conocer dónde y en qué momento se encontraban los puntos de destino, cómo mantener ese rumbo y la latitud a la que se encontraba. Por último, se conoció la longitud a la que nos encontrábamos gracias a un reloj que tenía la suficiente precisión para ser utilizado a bordo de un barco. Siglos más tarde, se pasa a utilizar sistemas de navegación basados en radiofaros direccionales y emisiones electromagnéticas como los sistemas CONSOL, DECCA, LORAN y TACAN, que tenían el inconveniente de utilizar equipos pesados, complejos y de disponer de un elevado número de estaciones radioeléctricas repartidas por todo el globo terráqueo. El primer sistema de satélites utilizado por la NASA para el posicionamiento cartográfico de elementos sobre la corteza terrestre fue el TRANSIT, compuesto por un mínimo de 6 satélites para poder dar cobertura a la corteza terrestre. El bloque Soviético tiene un sistema equivalente llamado TSICADA. EL SISTEMA GPS, CONSTITUCIÓN El sistema GPS corresponde a las siglas en inglés de Sistema de Posicionamiento Global, fue desarrollado para mejorar el sistema militar TRANSIT. La constelación del GPS es operativa, esta consta de 24 satélites uniformemente distribuidos en 6 órbitas, con 4 satélites por órbita. De esta manera, desde cualquier punto de la tierra y en todo momento es posible observar entre 6 y 11 satélites. Para el control de esta constelación, existen 5 estaciones oficiales de seguimiento. Estas estaciones reciben continuamente las señales de los satélites que están sobre la horizontal local y obtienen información que les permite establecer con gran precisión las órbitas de todos los satélites. Toda esta información se envía a la central donde se procesa y posteriormente se transmite y almacena en la memoria de cada satélite para su radiodifusión desde los mismos satélites. Para encontrar la posición de un punto se instala el receptor sobre dicho punto. El receptor mide la distancia a un satélite GPS cuya posición es conocida. De esta observación se deduce que el receptor se encuentra en la superficie de una esfera de centro de coordenadas de satélite y radio la distancia del satélite al receptor. Si se repite la operación con un segundo satélite y se interseccionan las superficies de las esferas generadas por las observaciones del primer y del segundo satélite, se podrá determinar que el receptor se encuentra en el contorno de un círculo generado por la intersección de las dos esferas. Si a su vez, este círculo se intersecciona con la superficie esférica generada por la observación de un tercer satélite, se obtendrá la posición del receptor. Existiendo así dos posibles soluciones. Los receptores pueden determinar la solución correcta, ya que una de ellas es absurda para que el receptor se encuentre sobre la superficie terrestre o por moverse a una velocidad improbablemente alta. Aplicando las intersecciones de las tres esferas generadas por las observaciones de tres satélites de forma analítica, el GPS es capaz de hallar las coordenadas X, Y, Z del punto sobre el que se encuentra el receptor, o su equivalente en otro sistema de coordenadas. Así pues, en el GPS se necesita conocer la posición de los satélites, que es radiotransmitida a los receptores desde los propios satélites, y medir la distancia desde ellos al receptor. Para la medida de las distancias, tanto el satélite como el receptor incorporan un reloj atómico de alta precisión. Cuando se tiene un receptor conectado y éste recibe una señal desde un satélite, la señal transmite un mensaje que indica el instante de partida desde el satélite. El receptor compara el instante de llegada de dicha señal con el de partida. Por la diferencia de esos dos tiempos y conociendo la velocidad de la luz se puede calcular la distancia desde ese satélite al receptor GPS. 1. LA NECESIDAD DE UN CUARTO SATÉLITE Al incorporar al satélite un reloj más preciso que el del receptor, se produce un error en la medición del tiempo. El receptor no tiene un reloj tan preciso como el reloj atómico de los satélites. El reloj del receptor es tan consistente como lo son todos los relojes basados en osciladores de cuarzo, pero no están perfectamente sincronizados con la hora universal. Los receptores GPS están programados de tal forma, que cuando reciben una serie de mediciones que no pueden interpretarse en un sólo punto, identifican un error y suponen que la causa de éste es que el reloj interno está sincronizado con el reloj atómico del satélite. Entonces el receptor comienza a restar (o sumar) tiempo, la misma cantidad de tiempo en todas las mediciones. Así sigue recortando el tiempo hasta que logra una respuesta que permite que todas las distancias pasen por un mismo punto. Básicamente, el receptor “descubre” que sustrayendo un segundo de las tres mediciones puede hacer que las circunferencias se corten en un punto. Y de esto deduce que su reloj se atrasa un segundo. Si este esquema se aplica en lugar de en dos dimensiones, en tres dimensiones, será necesario la utilización de un satélite “extra”, es decir un cuarto satélite. Para buscar la solución correcta el receptor aplica algoritmos matemáticos. Resuelve un sistema de 4 ecuaciones y 4 incógnitas. Y así puede calcular rápidamente la desviación del reloj que los receptores pueden tener. Así pues, para corregir este error es necesaria la utilización de un cuarto satélite, ya que se tienen 4 incógnitas, X, Y, Z y el tiempo. Por lo tanto, será necesaria la observación de cuatro satélites para hallar la posición de un punto. 2. EL MÉTODO DIFERENCIAL Si se desea mejorar la precisión de las mediciones se puede estacionar un receptor en un punto de coordenadas conocidas, cercano a otro punto cuyas coordenadas se quieren hallar, situando otro receptor en dicho punto. Ambos receptores reciben información de forma simultánea de los mismos satélites. Puesto que existe un receptor estacionado sobre un punto de coordenadas conocidas, se pueden hallar los errores de la observación comparando estas coordenadas con las que resulten del procesado de los datos recogidos. Al estar ambos puntos próximos entre sí, se puede asumir que el error cometido será del mismo orden de magnitud y por consiguiente realizar las oportunas correcciones sobre los resultados proporcionados por el receptor, aumentando de esta manera la precisión de las observaciones sobre puntos de coordenadas desconocidas. Esta técnica se denomina método diferencial o de posicionamiento relativo. Si se dispone un radioenlace entre los dos receptores estas correcciones pueden ser enviadas y visualizados los resultados en tiempo real. Si no, será preciso un postprocesado de esta información en el ordenador. SISTEMAS DE MEDIDA Dado que el GPS se basa en conocer la distancia a la que se encuentran los receptores GPS de los satélites, se necesita un método para averiguar la distancia a dichos satélites. El sistema GPS funciona midiendo el tiempo que tarda una señal de radio en llegar hasta el receptor desde un satélite, calculando posteriormente la distancia a partir de ese tiempo. Las ondas de radio, viajan a la velocidad de la luz (300.000 Km/seg). Si se puede averiguar exactamente cuándo partió la onda y cuando se recibió, se puede saber cuánto tiempo tardó la señal en llegar al receptor. Ya solo queda multiplicar dicho tiempo en segundos por 300.000 Km y el resultado será la distancia al satélite. Hay que recordar que se necesita saber la distancia a 4 satélites diferentes. Ahora bien, los relojes de los receptores han de ser muy precisos, pues la luz se mueve a gran velocidad. De hecho, si un satélite estuviera directamente sobre el cenit de un receptor, el mensaje de radio sólo tardaría 6/100 de segundo en llegar al receptor. El GPS es producto de la revolución electrónica. El grado de precisión en la medición del tiempo exigido por el sistema sólo es posible por el hecho de que los relojes electrónicos muy precisos son ahora relativamente baratos. De hecho la mayoría de los receptores pueden medir el tiempo con una precisión de nanosegundos. Los receptores GPS pueden determinar ese tiempo para medir la distancia de tres formas diferentes. Utilizando el sistema Doppler, el método de pseudodistancias y el de medida de fase. El sistema Doppler, dado su relativa poca precisión, no es tan apenas empleado en el sistema GPS, por lo que no se va a comentar. 1. EMISIONES DE RADIOFRECUENCIAS POR EL SATÉLITE El satélite emite sobre dos ondas portadoras: una es el resultado de multiplicar la frecuencia fundamental (10,23 Mhz) por 154, que es llamada L1; la otra usa un factor 120, y se llama L2. Usar estas dos frecuencias permite determinar por comparación del retraso de cada frecuencia, el retardo ionosférico en caso de que los receptores estén preparados para recibir dos portadoras de cada satélite. Sobre las portadoras L1 y L2 se envían dos códigos y un mensaje, cuya base es la frecuencia fundamental. El primer código, llamado C/A (Course/Acquisition) o el S (Standar), es una moduladora usando la frecuencia fundamental dividida por 10. El segundo código llamado P (Precise) modula directamente con la fundamental. Finalmente el mensaje se envía modulando sobre ambas portadoras en baja frecuencia (50 Hz). Los códigos, son utilizados para hallar por el método de pseudo-distancias, la distancia entre el satélite y el receptor. El C/A ofrece precisiones nominales decamétricas y se usa en el posicionamiento estándar SPS (Standard Positioning Service). El P ofrece precisiones nominales métricas y se usa en el posicionamiento preciso PPS (Precise Position Service). El mensaje aporta toda la información necesaria para los usuarios del sistema. El código P es encriptado a un código Y, resultado de combinar el P con un código secreto W. El mensaje modulado envía al receptor información acerca de los satélites (5 celdas). - Celda 1. Contiene información sobre el estado del reloj en GPS Time, la salud del satélite, antigüedad de la información.. - Celdas 2 y 3. Contiene las efemérides radiodifundidas que se usan para la obtención de resultados - Celda 4. Contiene información sobre el método ionosférico e indicaciones de si está activado el AS. También contiene el almanaque y el estado de los relojes de los satélites. - Celda 5. Contiene el almanaque necesario para poder planificar las observaciones. 2. MÉTODO DE PSEUDO-DISTANCIAS Es el método más utilizado y emplea los códigos emitidos por el satélite, cuando no está activado el AS. La clave de la medición del tiempo de transmisión de la señal de radio consiste en averiguar exactamente cuándo partió dicha señal. Para lograrlo, sincronizan los satélites y los receptores de manera que generen el mismo código a la misma hora. Luego, hay que mirar hace cuanto el receptor generó el mismo código. La diferencia de tiempo será el tiempo que tardó la señal en llegar hasta el receptor. La ventaja de utilizar un conjunto de códigos, es que pueden efectuar las mediciones en el momento que se desee. Sin embargo, el sistema GPS no utiliza números. Tanto los satélites como los receptores generan conjuntos de códigos digitales complejos. Los códigos son tan complicados que su aspecto es el de una serie de impulsos aleatorios. Estos impulsos no son realmente aleatorios, sino que se trata de secuencias “pseudo-aleatorias”. El código pseudo-aleatorio utiliza un ingenioso concepto de la teoría de la señal. Debido a esto, las señales GPS pueden ser de muy baja potencia y sin embargo ser recibidas con antenas. Estas señales GPS son tan débiles que no se registran por encima del ruido de radio. El código pseudo-aleatorio se parece mucho al ruido de radio con una diferencia: se conoce el patrón de las fluctuaciones. El código pseudo-aleatorio, permite reconocer claramente una señal débil. Esto significa que las emisiones de los satélites GPS no tienen que ser muy potentes y significa también que los receptores de la tierra pueden utilizar antenas muy pequeñas. Este código reside en una comparación que se efectúa sobre muchos ciclos de una señal (no funciona para manejar señales TV). Más razones por las que el sistema se basa en este código: Por su naturaleza, es fácilmente codificable, de forma que el departamento de defensas de EEUU, controle el acceso del sistema. A su vez, todos los satélites del sistema pueden compartir la misma frecuencia, sin interferirse unos con otros (cada satélite tiene su propio código pseudo-aleatorio). 3. MÉTODO DE DIFERENCIA DE FASE Este método permite la máxima precisión, pero en contra tiene la dificultad de manejo y complicados procesos de cálculo, que hacen que el sistema no se pueda emplear en tiempo real. Como se necesitan largos periodos de observación para su ambigüedad, esto hace que sea apropiado para su uso en geodesia o topografía. En este método, una frecuencia de referencia, obtenida por el oscilador del receptor, se compara con la portada demodulada. La base del método consiste en controlar en fase una emisión radioeléctrica hecha desde el satélite con frecuencia y posición conocidas. Al controlar en fase, se observa continuamente la evolución del desfase, que cambia según lo hace la distancia del satélite a la antena receptora. Cuando llegue a la antena la onda portadora habrá recorrido una distancia D, correspondiente a un número entero de su longitud de onda N, más una cierta longitud de onda ∆φ. El observable es ∆φ (0º-360º). Cuando va creciendo y llega a 360º, el valor N aumenta un entero y el ∆φ pasa a 0º. Hay que pensar que la longitud de onda (λ) de la L1 es de 20 cm y que se puede apreciar el ∆φ con una precisión mejor de 1%. Esto implica una resolución en la medición de distancias de orden milimétrico. Si tiene una incógnita, N, llamada ambigüedad, al no poder modificar la frecuencia sobre la que se mide la fase, no es posible resolverla como se hace en la distanciometría electrónica. Además, la distancia está variando continuamente, aunque de forma controlada por la continua comparación de la fase. La resolución de la ambigüedad y de otras incógnitas como pueden ser los estados de los relojes, se hace durante el proceso de cálculo. Debe destacarse la necesidad de que el sistema no pierda el seguimiento de la fase para que la ambigüedad inicial no pueda variar. Si hay una pérdida de recepción, la cuenta de ciclos se rompe y se tiene una pérdida de ciclos (cycle slip), esta se puede recuperar medianto un ajuste polinómico en postproceso. Es conveniente hacer un breve resumen de los algoritmos de cálculo. Aplicando este sistema de observación a dos estaciones, refiriéndonos al posicionamiento relativo diferencial. - ALGORITMO DE LAS SIMPLES DIFERENCIAS. Tratamiento de las ecuaciones generadas en la común recepción de un mismo satélite y minimiza o elimina los errores del reloj del satélite. - ALGORITMO DE LAS DOBLES DIFERENCIAS. Las ecuaciones correspondientes a la común recepción en un momento dado de dos satélites, facilitan la eliminación de las cycle slips, y minimizar o eliminar los errores de reloj de satélites y de receptores, y otras fuentes de error. - ALGORITMO DE TRIPLES DIFERENCIAS. Si el planteamiento matemático se hace tratando la recepción de los satélites en una posición y luego en otra, se eliminan los errores, igual que en las ecuaciones de dobles diferencias, pero se cancela la ambigüedad. 4. MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO Diversos métodos empleados para hacer mediciones GPS. Si los puntos que queremos obtener están perfectamente definidos se denomina métodos de posicionamiento estáticos. Si estos puntos se sitúan por la trayectoria, se denominan métodos de posicionamiento dinámicos. Si se utilizan métodos diferenciales, se denominan métodos de posicionamiento relativos o diferenciales. PRECISIÓN DE LAS OBSERVACIONES Y FUENTES DE ERROR El GPS diferencial ofrece una forma de corregir todos los pequeños errores. 1. ERRORES DE LOS SATÉLITES La medición del tiempo es crítica para el GPS, por lo que los satélites están equipados con relojes atómicos de elevada posición. Estos relojes presentan imprecisiones en su medición del tiempo, que llevan a imprecisiones en las mediciones de posición del receptor. La posición de los satélites en el espacio es importante, ya que ese es el punto de partida para todos los cálculos. Los satélites GPS se sitúan en órbitas muy altas, por lo cual están relativamente libres de los efectos perturbadores de la capa superior de la atmósfera terrestre, pero aun así, se desvían ligeramente de sus órbitas predecidas y eso aporta error a las mediciones. 2. LA ATMÓSFERA Los satélites GPS transmiten su información sobre la medición del tiempo por medio de señales electromagnéticas, constituyendo otra fuente de error, ya que las ondas de radio no se comportan en la atmósfera terrestre tan previsiblemente. La velocidad de la luz no es constante (sólo en el vacío). Las radiaciones electromagnéticas disminuyen su velocidad en función del medio en que se propagan. Así pues, conforme una señal GPS se desplaza a través de las partículas cargadas en la ionosfera y a través del vapor de agua de la troposfera, esta se retrasa un poco. Ya que el cálculo de la distancia presupone una velocidad constante de la luz, este retraso se produce por un cálculo equivocado de la distancia del satélite, suponiendo un error en la posición. Los buenos receptores añaden un factor de corrección para un tránsito típico a través de la atmósfera terrestre, pero como la atmósfera varía, ningún factor o modelo atmosférico puede compensar con precisión el retraso real. Otra forma es recibir las dos portadoras diferentes de cada satélite L1 y L2. Si el medio de propagación de estas ondas fuese el vacío, el tiempo de llegada de estas ondas desde el satélite al receptor sería el mismo. Pero el retraso que origina la ionosfera y la troposfera es función de la longitud de onda de las portadoras, por lo que este no sucede. Utilizando este evento los buenos receptores que reciben dos portadoras por satélite con bastante precisión, son capaces de calcular el retraso que se está produciendo en el tren de ondas que emite el satélite corregido. 3. ERROR MULTISENDA Cuando la señal GPS alcanza finalmente la superficie terrestre. En este error la señal llega a la antena del receptor por múltiples sendas. Primero la antena recibe la señal directa, siempre la más rápida, y algo más tarde llegan las señales reflejadas. Estas últimas pueden interferir la señal directa produciendo ruidos en la recepción. Estas perturbaciones hacen que las radiofrecuencias que emite el satélite recorran un camino más largo y por tanto una medida de la distancia errónea. 4. ERROR DEL RECEPTOR Por supuesto los receptores tampoco son perfectos y pueden introducir errores que surgen de sus relojes o del ruido interno. La precisión está en relación con el peso del receptor. 5. DISPONIBILIDAD SELECTIVA (SA) La mayor fuente de error, es el error intencionado aportado por el Departamento de Defensa de los EE.UU. Esta normativa trata de asegurar que ninguna fuerza hostil utiliza la precisión del GPS contra los EE.UU. Con la SA, el Departamento de Defensa de los EE.UU. introduce “ruido” en los relojes de los satélites, lo que reduce su precisión. También cabe la posibilidad de manipular los datos de los satélites. Estos dos factores pueden significar una importante reducción en la precisión de las mediciones efectuadas utilizando los canales civiles del GPS. Los receptores militares disponen de una llave física de desencriptación que les indica que errores han sido introducidos con el fin de que puedan eliminarlos. 6. DISPOSICIÓN DE LOS SATÉLITES Dependiendo de la posición de los satélites en el espacio los errores que se pueden generar son mayores o menores. Se puede representar la distancia del receptor de un satélite como una circunferencia con un radio difuso. Esta sería una forma de representar el efecto de la incertidumbre existente en la distancia entre el receptor y el satélite. Si se considera la geometría de la constelación visible, puede ser buena o mala según cual sea su fin. Si los satélites están todos cercanos al cenit, la precisión planimétrica será buena, pero la altimétrica mala. Además, la posición más desfavorable para observar un satélite es cuando este está cercano al horizonte, por el fuerte efecto de la refracción atmosférica. La mejor disposición posible sería aquella en la que un satélite está justo sobre la vertical del receptor y los demás acimutalmente formando 120º. Para poder distinguir una buena disposición de una mala, existe el factor adimensional DOP. Los satélites radio difunden en su mensaje un almanaque de la posición previsible de todos los satélites de la constelación GPS. El almanaque se puede procesar con el software adecuado y calcular el DOP para distintos periodos de observación. Así, se pueden elegir los periodos de observación con mejor DOP y desechar los periodos en los que la geometría sea mala. Esto se denomina la planificación de una observación GPS. 7. PRECISIÓN DEL GPS El uso de GPS diferencial contrarresta estos errores. Además, proporciona una forma de verificar la fiabilidad de las mediciones momento a momento. Si algún problema transitorio hace que un satélite transmita una señal errónea, un sistema GPS diferencial detectará el problema y comunicará a todos los receptores que no utilicen datos de ese satélite. APLICACIONES Y LIMITACIONES DE USO El GPS puede ser utilizado en cualquier lugar, momento y condición meteorológica del mundo. No obstante, el sistema deja de estar operativo si se encuentra en lugares donde no puede ver el horizonte y en definitiva un mínimo de 4 satélites. Las aplicaciones del sistema GPS son muy variadas. Aparte de los usos militares, también es utilizable para navegación y usos de excursionistas. Hoy en día es masiva su utilización en el Rally Paris-Dakar-Paris. En protección civil, puede ser utilizado para la localización inmediata de roturas de gasoductos, lineas eléctricas, incendios forestales… En topografía, cartografía y geodesia, el GPS ha revolucionado las técnicas debido a la precisión y a la rapidez del trabajo. Con la utilización de equipos y métodos precisos, se logran resultados muy aceptables para estos fines, como son la densificación de redes geodésicas, posicionamiento de bases de replanteo, apoyo a la fotogrametría aérea. Pero por su elevado precio, su utilización no está generalizada todavía entre los profesionales. Cabe predecir que en un futuro, su uso si estará generalizado. EXPECTATIVAS FUTURAS En el GPS, los sectores espacial y de control ya han llegado a su madurez. La constelación consta de 28 satélites: 24 operativos y 4 de reserva. Las mayores incógnitas son si habrá 24 o más satélites operativos, si los satélites del bloque III llevarán relojes de cesio o de hidrógeno, si será o no razonable el coste, si en ciertos periodos de crisis habrá imposibilidad o restricciones de uso del sistema por motivos de seguridad militar…pero en líneas generales no parece probable que se deban considerar mayores problemas. En el sector usuario, en los receptores en sí, está comenzando la evolución. Esta evolución seguirá ofreciendo equipos cada vez menores, más ligeros y automatizados, con más canales, con mejoras electrónicas, hardware, firmware y software. No es absurdo pensar que un receptor completo pueda costar menos que una estación total, de hecho algunos receptores GPS ya cuestan menos que algunas configuraciones de estación total. Los receptores de GPS no tienen ni las precisas mecanizaciones, ni los dificiles ajustes mecánicos, ni los críticos reglajes que son ineludibles en una estación total y que encarecen su precio. Otra de las posibilidades que nos puede deparar el sistema GPS en un futuro es la implantación de redes de seguimiento para determinación de efemerides precisas a nivel mundial, internacional y nacional. Pudiendo ser estatales o privadas. Hay múltiples proyectos y realidades para navegación basados en radiodifundir localmente y en tiempo real el error que se comete en un posicionamiento absoluto para poder corregir adecuadamente la posición inicial y obtener precisiones finales mejores de 10m, usando el código C/A, en difetrencial y en tiempo real. Forzosamente han de ser de ámbito local (200 Km, por ejemplo), porque las correcciones transmitidas por la estación en tierra sólo son válidas en áreas como la mencionada. La contrapartida es la necesidad de usar el adecuado receptor y el necesario soporte informático. En este sentido existe un proyecto del Instituto Geográfico Nacional en colaboración con Radio Nacional de España para cubrir todo el estado español con este sistema. Otra de las expectativas futuras es la utilización del sistema soviético gemelo GLONASS. De concepción diferente al GPS, es similar en cuanto a resultados obtenibles con el GPS. No obstante, dada la situación socioeconómica actual de las antiguas repúblicas soviéticas es difícil que la constelación GLONASS sea completada en un tiempo prudencial. Como ventajas de la utilización de este sistema conjuntamente con el GPS están la no dependencia de un solo país y de una tecnología como ocurre en el caso del GPS. Utilizándolos de forma conjunta se puede mejorar de los resultados obtenibles, al tener más redundancia de información. Existen aparatos que utilizan ambos sistemas, pero son excesivamente caros y pesados, ya que dada la distinta concepción de los dos sistemas prácticamente son dos receptores diferentes bajo una sola carcasa. Otra de las expectativas que nos puede deparar el futuro es la aparición de sistemas totalmente civiles. El usuario civil no teme delatar su posición emitiendo señales, y así tanto el satélite como el receptor podrían simplificarse, trasladando a los centros de control de tierra y centralizando en ellos los equipos y procesos más complejos, como pueden ser los relojes atómicos y los procesos de cálculo, empleándose los satélites como simples repetidores de la señal y pudiéndose incluso enviar al usuario que ha accedido al sistema los datos de su posición, previamente calculados en las bases de seguimiento del sistema, tras la recepción por radioenlace, convencional o vía satélite, de los datos de observación. Un sistema así sería muy vulnerable en caso de conflicto bélico. Bastaría con neutralizar unas pocas bases terrestres para anular instantáneamente su funcionamiento. Hay diversas propuestas, pero su viabilidad está condicionada a las fuertes inversiones necesarias (siempre muy inferiores que las de un sistema militar) y a su posible rentabilidad (sólo planteable en sistemas civiles). Hay que considerar que un sistema de este tipo sería "de pago", cosa que no ocurre con el GPS ni con el GLONASS. CONCEPTOS - ANCHURA DE BANDA. Gama de frecuencias en una señal. - AYUDA DOPPLER. Estrategia de procesamiento de una señal que emplea el efecto. Doppler medido para ayudar al receptor a seguir suavemente la señal GPS. Permite una medición más precisa de la velocidad y la posición. - BANDA DE FRECUENCIAS. Campo de frecuencias en particular. - BANDA L. Grupo de radiofrecuencias que se extienden desde 390 MHz a 1550 MHz.Las frecuencias portadoras del GPS (1227.6 MHz a 1575.42 MHz) pertenecen a la banda L. - CANAL. Un canal en un receptor GPS consiste en los circuitos necesarios para sintonizar la señal de un solo satélite. - CANAL DE CONMUTACIÓN LENTA. Canal de un receptor GPS de seguimiento en secuencia que conmuta demasiado lentamente como para permitir la recuperación continua del mensaje de datos. - CANAL DE CONMUTACIÓN RÁPIDA. Canal único que muestra rápidamente las distancias de varios satélites. "Rápida" significa que el tiempo de conmutación es lo suficientemente corto 12 a 5 milisegundos) como para recuperar el mensaje de datos. - CANAL MULTIPLEXOR. Canal de un receptor GPS que puede ser utilizado para seguir secuencialmente señales de varios satélites. - CÓDIGO C/A. Código (Adquisición grosera) estándar del GPS secuencia de 1023 modulaciones bifase, en binario, y seudo-aleatorias, sobre la portadora GPS, a una frecuencia de chips de 1,023 MHz. También se le conoce como "código civil". - CÓDIGO P. El código preciso. Es una larga secuencia de modulaciones bifase, en binario, y seudo-aleatorias, sobre la portadora GPS a una frecuencia de chips de 10,23 MHz que se repite cada 267 días aproximadamente. Cada segmento semanal de este código es único y exclusivo de un satélite y se repone cada semana. - CÓDIGO PSEUDO-ALEATORIO. Señal con propiedades similares a la del ruido aleatorio. Es un patrón muy complicado, pero repetido, de unos (1 ) y ceros (0). - CONSTELACIÓN DE SATÉLITES. Distribución en el espacio de un conjunto de satélites. - CHIP. Tiempo de transición para los bits individuales en la secuencia pseudoaleatoria. También, circuito integrado. - PÉRDIDA DE CICLO. Discontinuidad en la fase de la portadora consecuencia de una pérdida temporal de sintonía en el circuito de seguimiento de la portadora en un receptor GPS. - DESVIACIÓN DE RELOJ. Diferencia entre la hora indicada por el reloj y la hora universal verdadera. - DILUCIÓN DE LA PRECISIÓN. Factor multiplicativo que modifica el error en la medición de distancias. Es causado únicamente por la geometría entre el usuario y su conjunto de satélites. Conocida como DOP o GDOP. - DILUCIÓN DE LA PRECISIÓN GEOMÉTRICA (DGOP). Ver Dilución de la precisión. - DISPONIBILIDAD SELECTIVA (SA). errores inducidos por el Departamento de Defensa de los EE.UU. con el objeto de poder controlar la precisión del sistema. - EFECTO DOPPLER. Cambio aparente en la frecuencia de una señal causado por el movimiento relativo de transmisor y receptor. - EFEMÉRIDES. Predicciones de la posición actual de los satélites que se transmite al usuario en el mensaje de datos. - ERROR MULTISENDA. Error causado por la interferencia de una señal que ha llegado a la antena del receptor por dos o más sendas diferentes. Es causado generalmente por una señal que ha sido rebotada o reflejada. - ESPECTRO DE EXPANSIÓN. Sistema en el que la señal transmitida se expande sobre una banda de frecuencias más amplia que la mínima anchura de banda necesaria para transmitir la información. Para el GPS, esto se realiza modulando con un código pseudo- aleatorio. - ESPECTRO DE FRECUENCIA. Distribución de las amplitudes de la señal como función de la frecuencia. - FRECUENCIA DE PORTADORA. Frecuencia de la salida fundamental no modulada de un transmisor de radio. - GPS DE CÓDIGO DE FASE. Mediciones GPS basadas en el código C/A - INTERFAZ DE USUARIO. Forma en que un receptor facilita la información a la persona que la utiliza. Los controles y pantallas. - IONOSFERA. Franja de partículas eléctricamente cargadas entre las 50 y 250 kilómetros por encima de la superficie terrestre. - MENSAJE DE DATOS. Mensaje incluido en la señal GPS que informa de la localización del satélite, las correcciones de su reloj, y su salud. Incluye también información grosera sobre los otros satélites de la constelación. - PALABRA CLAVE. Palabra del mensaje GPS que contiene información de sincronización para la transferencia del seguimiento del código C/A al P. - PORTADORA. Señal que puede variarse desde una referencia conocida mediante modulación. - POSICIONAMIENTO DIFERENCIAL. Medición precisa de las posiciones relativas de dos receptores que siguen las mismas señales GPS. - POSICIONAMIENTO ESTÁTICO. Determinación de la localización cuando se supone que la antena del receptor se encuentra estacionaria sobre la superficie terrestre. - RECEPTOR MULTICANAL. Receptor GPS que puede seguir simultáneamente más de una señal de satélite. - REFRACCIÓN IONOSFÉRICA. Cambio en la velocidad de propagación de una señal conforme pasa a través de la ionosfera. - SEGMENTO DE CONTROL. Red mundial de estaciones de vigilancia y de control del sistema GPS que aseguran la precisión de las posiciones de los satélites y sus relojes. - SEGMENTO ESPACIAL. Parte del sistema GPS que están en el espacio, esto es, los satélites. - SEGMENTO USUARIO. Parte del sistema GPS que incluye los receptores de las señales GPS. - SEGUIMIENTO CON AYUDA DE PORTADORA. Estrategia de procesamiento de la señal que emplea la señal portadora de GPS para conseguir una correlación exacta con el código pseudo-aleatorio. - SERVICIO DE POSICIONAMIENTO ESTÁNDAR. Precisión normal del posicionamiento civil obtenida con la utilización del código C/A en un receptor de una frecuencia. - SERVICIO DE POSICIONAMIENTO PRECISO (PPS). El posicionamiento dinámico más preciso posible con el GPS basado en un receptor de doble frecuencia, con código P y sin estar activada la SA (Disponibilidad selectiva). - PSEUDO-BOYA O PSEUDOLITE. Transmisor GPS diferencial con base en tierra que transmite una señal como la de un satélite real y puede usarse para la medición de distancias. - PSEUDO-DISTANCIA. Medición de distancia basada en la correlación de un código transmitido desde un satélite y el código de referencia del receptor local, que no ha sido corregida de los errores de sincronización entre el reloj del transmisor y el reloj del receptor. - VACILACIÓN ARTIFICIAL. La introducción de ruido digital. Es el proceso que utiliza el Departamento de Defensa de los EE.UU para añadir imprecisión a las señales GPS para inducir la Disponibilidad selectiva.