martes, 9 de junio de 2015

Historia del GPS



El primer sistema de navegación basado en satélites entró en servicio en el año 1965. A principios de la década de los 60, los departamentos de defensa, transporte y la agencia espacial norteamericanas (DoD, DoT y NASA respectivamente) fueron tomando cada vez un mayor interés en desarrollar un sistema que sirviese para determinar la posición basado en satélites.

Este sistema debía cumplir varios requisitos. En primer lugar, globalidad, es decir, tenía que abarcar toda la superficie del globo. En segundo lugar continuidad ya que tenía que funcionar continuamente independientemente de las condiciones atmosféricas. Y, por último, el sistema tenía que ser altamente dinámico para posibilitar su uso en aviación y precisión. Así, surgieron diferentes experimentos tales como el Timation y el sistema 621B en desiertos.

El sistema TRANSIT estaba formado por una constelación de seis satélites en órbita polar baja, a una altura de 1074 Km. Esta configuración lograba una cobertura mundial, aunque no constante. La posibilidad de lograr un posicionamiento era intermitente, pudiéndose acceder a los satélites únicamente cada hora y media. Además, el cálculo de la posición requería estar siguiendo el satélite durante quince minutos.


TRANSIT trabaja con dos señales en dos frecuencias, para evitar así los errores provocados por la perturbación ionosférica. El cálculo de la posición en este sistema estaba basado en la medida continua de la desviación de frecuencia Doppler de la señal recibida y su posterior comparación con tablas y gráficos. El error de TRANSIT se situaba en torno a los 250 metros. Fue un sistema muy aplicado en la navegación de submarinos y marcos.

No obstante, TRANSIT tenía numerosos problemas. En aquel entonces la URSS tenía un sistema prácticamente igual que el TRANSIT, llamado TSICADA. Así, Estados Unidos necesitaba dar un gran salto; La guerra fría requería invertir unos cuantos billones de dólares en un revolucionario sistema de navegación que dejara definitivamente al sistema de la URSS atrás.

De esta forma, Estados Unidos creó un sistema formado por 24 satélites en órbita media, que diera cobertura global y continua; ROCWELL, en California, se llevó los contratos más importantes de la época; Le encargaron 28 satélites.

El primer satélite de la historia se lanzó en 1978; Por aquel entonces, se planeaba tener la constelación completa en tan sólo 8 años. No obstante, desastre de la lanzadera Challenger paró el proyecto durante tres años. No fue hasta 1983 cuando se declaró la fase operativa inicial del sistema GPS. El objetivo de este sistema era ofrecer a las fuerzas de los Estados Unidos la posibilidad de posicionarse geográficamente tanto personas físicas como vehículos o armamento, con un coste relativamente bajo, con disponibilidad global y sin restricciones temporales.

La iniciativa y financiación iniciales corrieron a cargo del Departamento de Defensa de los EE.UU. Por lo tanto, en sus inicios, el GPS se concibió como un sistema militar estratégico. En 1984 un vuelo civil de Korean Airlines fue derribado por la Unión Soviética al invadir por error su espacio aéreo. Este incidente provocó que la administración de Estados Unidos ofreciera a los usuarios civiles cierto nivel de uso de GPS, llegando a ofrecer finalmente el uso global y sin restricciones temporales. Este hecho supuso un liderazgo tecnológico que originó un gran mercado de aplicaciones en Estados Unidos.

Hoy en día, el GPS supone un éxito sin precedentes para la administración de economía estadounidense. La política del país es mantener el sistema a coste cero para el usuario, potenciando sus aplicaciones civiles a la vez que mantiene su carácter militar. Las aplicaciones actuales de los sistemas de navegación se orientan especialmente a aplicaciones cartográficas: topografía, cartografía, geodesia, sistema de información geográfica (GIS), mercado de recreo (Deportes de montaña, náutica, expediciones de todo tipo...), patrones de tiempo y sistemas de sincronización, aplicaciones diferenciales que requieran mayor precisión además de las aplicaciones militares y espaciales.

Teniendo en cuenta que hay alrededor de 46 millones de embarcaciones en todo el mundo, de los cuales un 98% son de recreo, la navegación marítima supone un mercado potencialmente muy interesante. El volumen de venta de equipos de GPS está alrededor de los 300 millones de dólares anuales. Respecto a la navegación aérea, hay unos 300 mil aviones en todo el mundo. El equipamiento de GPS para navegación intercontinental o entre aeropuertos tiene una penetración anual del 5%. 



Pero, sin duda, el mayor mercado actual del GPS en el mundo es la navegación terrestre. Hay 435 millones de turismo y 135 millones de camiones, por lo que supone el mercado potencial más interesante de cara al futuro de los sistemas de navegación. De hecho el crecimiento de equipamiento de GPS mundial es en torno a los 2.000 millones de dólares anuales, lo que lleva a una penetración del 4% anual. Entre las aplicaciones con más desarrollo encontramos sistemas de navegación independiente, sistemas de seguimiento automático, control de flotas, administración de  servicios...


¿Cómo funciona realmente el sistema GPS?


La precisión que ofrece un sistema de GPS varía de entre unos metros hasta unos pocos centímetros. Para posicionar una determinada posición, se utilizan una red de 24 satélites que se encuentran a aproximadamente 20.000 kilómetros de la tierra, y cuyas trayectorias están sincronizadas de tal manera que siempre hay cobertura en cualquier rincón de la tierra.


Para determinar la posición, el receptor que estemos utilizando necesita entablar contacto con un mínimo de esos 3 satélites, aunque en realidad se suelen buscar 4 o más. Estos se encuentran enviando constantemente la hora que tiene cada uno en su reloj, y es precisamente con esa información con la que el receptor GPS sincronizará su propio reloj interno, para, a continuación, calcular cuánto tiempo tardan en llegarle las señales y, por último, mediante triangulación, medir la distancia existente entre los satélites y el receptor.


Una vez que se conocen las distancias, el receptor puede calcular su propia posición con respecto a los satélites. El receptor obtiene así su ubicación en coordenadas terrestres. No obstante, para que a nosotros nos sirvan visualmente, tenemos que hacer uso de un mapa; Por eso todos los dispositivos GPS de hoy en día tienen integrados mapas, Para ayudarnos a nosotros los humanos a comprender esas coordenadas gráficamente

 


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