Descripción del Sistema de Posicionamiento Global Satelital GPS.

Descripción del Sistema de Posicionamiento Global Satelital

    Los satélites están organizados en seis planos orbitales con cuatro satélites por órbita (Fig. 2). La constelación de 24 satélites se completó el 9 de marzo de 1994 y el sistema fue declarado operacional por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América en 1995. Los satélites están ubicados de tal forma que el usuario puede recibir en promedio la señal de al menos seis satélites un 100 porciento del tiempo en cualquier parte de la Tierra. Cada satélite está equipado con dos relojes atómicos, uno de cesio y otro de rubidio, los cuales proveen frecuencias de referencia utilizadas para generar señales muy precisas y sincronizadas.

Figura 1: Constelación GPS. Los satélites están distribuidos en seis órbitas con una inclinación de 55o con respecto al ecuador y con cuatro satélites por orbita. Fuente: Enge y Misra, 1999.

    El SPG está conformado por tres componentes o segmentos: el espacial (satélites), el de control (estaciones terrenas) y el usuario (receptores) (Bennett, 1990) (Fig. 2). Las 5 estaciones de tierra están distribuidas a distancias similares alrededor del ecuador (Isla Ascensión, Diego García, Kwajalainy, Hawaii y Cloroado Springs) y tienen como fin monitorear el estado de los satélites (altitud, estado de los relojes atómicos), realizar pequeños ajustes en sus órbitas y calcular las efemérides (posición) de los satélites. Esta información es transmitida a los satélites, los cuales a su vez la retransmiten a los receptores en tierra al menos una vez al día. 

    El tercer componente es el usuario quien recibe las señales enviadas por los satélites mediante el uso de un receptor equipado con una antena. El usuario del SPG tendrá acceso a 6 o más satélites en un 96% del tiempo, a 8 satélites en un 32% del tiempo y a 9 satélites un 5% del tiempo. En muy pocas ocasiones se tiene acceso a más de 9 satélites. Si su receptor tiene capacidad de recibir señales del SPG y del sistema de la Federación Rusa denominado GLONASS (GLObal Navigation Satellite Systems) usted tendrá acceso a 9 o más satélites un 99% del tiempo. El sistema GLONASS tenía 14 satélites en operación en 1997 (Enge y Misra, 1999).

Figura 2: Segmentos del Sistema de Posicionamiento Globa (SPG)

Segmento Espacial

El corazón del sistema GPS es el segmento espacial , que consiste en una red de 24 satélites en órbita alrededor del planeta , dividido en seis trayectorias orbitales distintas que contienen cuatro satélites cada uno. El movimiento de los satélites se asegura de que cualquier punto de la Tierra recibe la mayor cobertura posible, en algún lugar entre cinco y nueve satélites visibles en un momento dado . Cada satélite transmite una señal periódica que contiene la hora precisa del origen de la señal, así como la posición actual del satélite en el espacio, los datos importantes para los cálculos de navegación necesarios. 

Segmento Usuario 

El segmento del usuario consiste en cualquier receptor GPS, militar o civil . Estos dispositivos reciben las señales de los satélites GPS , comparando el tiempo y sellos de posición con sus propios relojes internos . Dado que las señales viajan a una velocidad constante , esto permite que el receptor GPS para calcular su distancia de cada satélite es capaz de detectar , distancia de medición por el retraso en la recepción. Para la medición más precisa , un receptor GPS requiere al menos cuatro señales válidas , aunque tres pueden proporcionar una estimación aproximada de la posición del receptor . 

Segmento de control 

El segmento de control es el menos visible de los tres segmentos de GPS , pero es extremadamente importante . Estaciones de radar con base en todo el mundo rastrean cada satélite GPS , asegurando que su posición comunicada y combinar posición real en cada punto de la órbita del satélite. El segmento de control transmite estos datos a los satélites , lo que les permite actualizar sus propios datos de posición si algún aspecto de su trazado cambia . Cualquier desviación orbital alteraría los cálculos de distancia del receptor GPS, evitando un bloqueo preciso de la ubicación de la unidad.