Introducción a los sistemas de posicionamiento global
¿Alguna vez has perdido tu billetera y no pudiste encontrarla ni ninguna de tus pertenencias que te perdiste y no pudiste rastrear? Aquí es donde un Sistema de Posicionamiento Global puede escapar y hacerte animar. Hoy, GPS es un término que no necesita mucha introducción. El GPS ha sido una gran parte de nuestra vida cotidiana, desde buscar hasta viajar, localizar y alcanzar, y desde encontrar hasta rastrear y conectarse. Desde su inicio en 1973 en los Estados Unidos por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, el GPS ya ha hecho un lugar importante en la humanidad y, sin duda, ha demostrado su importancia para cada uno de nosotros.
El GPS, como su nombre lo indica, Sistema de Posicionamiento Global, indica la posición de cualquier objeto a nivel mundial, es decir, en relación con todo este planeta, el planeta Tierra con la ayuda del sistema de navegación por satélite en el que se utilizan una gran cantidad de satélites que giran alrededor de la Tierra. localizar un objeto Le permite saber dónde se encuentra exactamente un objeto específico en la actualidad o en el pasado, su velocidad a la vez, todo el día, independientemente de las condiciones climáticas, en cualquier parte del mundo.
Desarrollado inicialmente para su uso por los servicios militares de los Estados Unidos, se puso a disposición del público a un costo muy bajo. Hoy en día, los receptores GPS están conectados a todo tipo de productos comerciales como teléfonos celulares, teléfonos inteligentes, relojes, automóviles, bicicletas, etc. De hecho, el GPS se ha hecho tan barato que puede usarlo para que cualquier objeto pequeño lo rastree.
Funcionamiento de sistemas de posicionamiento global (GPS)
GPS utiliza el principio matemático de "trilateración" para determinar la posición de un objeto y es un sistema de más de 30 satélites que orbitan la Tierra.
Las entidades involucradas en el funcionamiento del GPS son:
- Satélites (el segmento espacial)
- Sistema de control (operado por el ejército de los EE. UU.)
- Señales
- Receptores de señal (segmento de usuario - usuarios civiles y militares con sus dispositivos GPS con antena)
- La posición de los satélites se conoce a partir de las señales que transmiten al receptor.
- Estas señales son recibidas por los receptores conectados en los objetos que deben ubicarse.
- El punto importante aquí es que se requieren un mínimo de 4 satélites para obtener la ubicación exacta del receptor en la Tierra.
- Se utilizan 3 satélites para rastrear el lugar de ubicación.
- El 4º satélite se utiliza para confirmar la ubicación objetivo de los satélites.
- El receptor GPS toma la información del satélite y utiliza el método de triangulación para determinar la posición exacta del usuario.
Ventajas y desventajas del GPS
A continuación se presentan las ventajas y desventajas de los sistemas de posicionamiento global:
Ventajas
- Una gran herramienta para usuarios militares, civiles y comerciales.
- Los automóviles sin conductor, los sistemas de rastreo de vehículos, los sistemas de navegación basados en GPS nos proporcionan instrucciones paso a paso y punto a punto.
- GPS tiene una velocidad muy rápida de rastrear un objeto
Desventajas
- Problemas de precisión en zonas urbanas
- Señales débiles (por lo que no son de mucha utilidad en agua, interiores o áreas densas)
Errores de los sistemas de posicionamiento global
GPS involucra satélites, receptores, transmisión de señal entre satélites y receptores. Por lo tanto, pueden ocurrir errores en cualquiera de las tres entidades mencionadas anteriormente.
-
Errores en la propagación de la señal
Como sabemos, las señales de los satélites GPS que orbitan la Tierra tienen que llegar al receptor y para eso, las señales tienen que viajar a través de la atmósfera de la Tierra. Primero, las señales pasan a través de la ionosfera (parte superior de la atmósfera), luego a través de la troposfera (parte inferior de la atmósfera). Por lo tanto, una señal de GPS se ve afectada dos veces por la atmósfera debido a que hay un rango de errores de cero a 30 metros en las señales.
-
Errores satelitales
El primer error es el error de posición del satélite. Dado que la posición de los satélites es una predicción calculada a partir de las observaciones anteriores de los satélites por parte de las estaciones de control GPS, las predicciones no pueden hacerse con absoluta precisión, las predicciones son inexactas.
Por lo tanto, las posiciones de los satélites contenidos en el "mensaje de satélite" no son exactas debido a que la ubicación calculada del objeto es a veces incorrecta.
En segundo lugar, hay errores de reloj satelital. Dado que los relojes atómicos utilizados en los satélites no son perfectos, la medición del tiempo de viaje que toman las señales para llegar a los receptores y el rango entre satélite y receptor está dañado.
-
Errores que ocurren en el receptor
Se producen cuatro errores importantes en el extremo del receptor o su antena:
1. Error de reloj del receptor: un receptor también tiene un reloj para comparar con el reloj dentro del satélite para medir el tiempo de viaje de la señal. Este reloj tiene errores que se denominan "errores del reloj del receptor".
2. Ruido de medición : depende del tipo de "regla" utilizada para las mediciones de rango. Las señales de GPS tienen 3 reglas
- Código de adquisición aproximada (C / A)
- Código P
- Fase portadora
Estas reglas permiten la precisión de unos pocos metros, unos pocos decímetros y unos pocos milímetros.
3. Errores de trayectoria múltiple: se producen debido al reflejo de las señales de los edificios u otros objetos que interfieren con las señales directas enviadas por los satélites.
4. Errores de movimiento de la antena: ocurren debido al movimiento del punto de referencia eléctrico o del centro de fase de la antena mientras se reciben las señales desde diferentes direcciones.
Limitaciones de los sistemas de posicionamiento global
A continuación se presentan algunas limitaciones del GPS:
1. Recepción de señales.
Dado que el receptor GPS requiere una recepción de señal continua de al menos 4 satélites GPS, si hay agua, paredes, tierra u otros obstáculos en la ruta de viaje de las señales, entonces las señales no pueden penetrar estos obstáculos. En tales casos, la visibilidad GPS de los satélites GPS es muy limitada. Al igual que en las zonas urbanas con grandes rascacielos, las señales faltan durante un largo período de tiempo.
2. Precisión
Cualquier sistema que implique mediciones tiene la posibilidad de errores. El GPS no es diferente a eso. Dado que en el GPS intervienen muchas mediciones, existen muchas posibilidades de inexactitud al proporcionar la ubicación exacta de un objeto.
3. Integridad
Un receptor solicita información de los satélites, envía señales conocidas como "mensajes de satélite" al receptor que contiene información codificada de la distancia del satélite al receptor, las posiciones de los satélites, etc. Cuando un receptor obtiene una medición combinada de 4 satélites, puede para mostrar su ubicación Pero si la posición del satélite se calcula incorrectamente o el rango es incorrecto, esto da como resultado una posición incorrecta del receptor. Las señales involucradas en tales problemas se denominan "señales defectuosas". Estas señales afectan la integridad de la ubicación proporcionada al usuario. Un usuario desconoce el hecho de si la posición es correcta o no. Por lo tanto, se recomienda ampliamente para monitorear la integridad de los datos GPS.
Conclusión
Se puede concluir que dependiendo del GPS es bueno, pero siempre se debe controlar la precisión de los resultados del GPS. También se puede observar que la precisión se puede aumentar pero a un costo. A pesar de todas las limitaciones y errores, el GPS sigue siendo el mejor sistema de posicionamiento en la actualidad.
Artículos recomendados
Esta ha sido una guía para los sistemas de posicionamiento global. Aquí discutimos la introducción, funcionamiento, limitaciones, ventajas y desventajas del GPS. También puede consultar los siguientes artículos para obtener más información:
- ¿Qué son los sistemas integrados?
- ¿Qué es el diseño del sistema?
- Aplicaciones de inteligencia artificial
- ¿Qué es Spring Cloud?