GPS = Global Positioning System o Sistema de Posicionamiento Global

GPS = Global Positioning System o Sistema de Posicionamiento Global

GPS: Cmo funciona El GPS es un dispositivo electrnico que capta las seales enviadas peridicamente por una red de 24 satlites orbitando alrededor de la tierra. Estos satlites estn a una altura de 20 mil Km sobre el nivel del mar, completan una vuelta a la tierra cada 12 horas, transmiten en 1576.42 MHz (UHF) con una potencia de 50W. Estos satlites son controlados por 4 estaciones terrenas automticas y una estacin maestra, la cual se encarga de monitorear el sistema en su conjunto y generar las seales de correccin.

Las seales GPS pueden viajar a travs de nubes, vidrio y plstico, pero no a travs de metales, montaas, edificios y rboles, por lo que es indispensable estar a cielo abierto para que funcionen adecuadamente. Su precisin tpica depende de esto y est entre 8 y 16 m.

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Se requiere como mnimo de la seal de 3 satlites para establecer una ubicacin 2D y de 4 satlites para establecer la ubicacin 3D.

Con el primer satelite se determina que el GPS esta a cierta distancia del satelite. La posible posicion esta representada por una esfera (roja).

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Con un segundo sateite (azul) se determina que el GPS debera estar en la interseccion de ambas esferas, lo que determina un circulo (verde)

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Con un tercer satelite (verde) se determina que el GPS debera estar en uno de dos puntos.

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Debido a esta caracterstica es necesario mencionar que no slo se debe tener despejado el cielo sobre el GPS, sino tambin el horizonte, para que la unidad pueda "ver" a un mayor nmero de satlites y en ocasiones los GPS no pueden ser usados en caones muy cerrados o en zonas urbanas con edificios altos.

Para deducir la posicin actual, el GPS hace una triangulacin con los datos enviados por los satlites, en combinacin con una seal de tiempo. La posicin sobre la tierra es definida en un sistema de unidades cuyo centro es el cruce del Meridiano de Greenwich con el Paralelo Ecuatorial.

Si bien es cierto los GPS determinan tu posicion, adicionalmente debes tener un mapa para ubicarte con el nombre de la calle por ejemplo, porque la posicion proporcionada por el GPS esta en coordenas Latitud Longitud (o en metros desde linea ecuatorial y desde el centro del mapa en caso de UTM) dificiles de interpretar para el comun de las personas.

Waypoints WPWaypoint no es ms que un punto ubicado en algn sitio determinado por sus coordenadas. En un GPS podemos fijar un WP en el punto donde nos encontramos actualmente, en otro lugar introduciendo manualmente las coordenadas de dicho punto o simulando con el puntero del GPS que nos hemos desplazado a ese punto. Marcar y guardar un WP con un GPS sirve para identificar un punto sobre el que queremos recordar su posicin para poder llegar a l en otro momento. Por ejemplo, para marcar un lugar de especial inters que de otra manera nos sera muy difcil volver a localizar despus de un tiempo. En GPS podemos guardar normalmente hasta 500 WP (depende de capacidad de GPS) y a cada uno de ellos podemos asignarle un simbolo, nombre, descripcion y lo mas importante sus coordenadas de ubicacion y altitud. Si accedemos a la lista de WPs almacenados en el GPS podemos indicar a nuestro GPS que nos d la distancia a dicho punto y nos dirija hasta llegar a l (navegacin bsica).Camino, huella o Tracks:El camino o track es la huella que vamos dejando cuando nos desplazamos con el GPS. Es decir, igual que si furamos arrojando piedrecillas tras nuestros pasos, el GPS guarda todo el camino que hemos recorrido. Los usos de esta funcin son varios: 1. Guardar el camino recorrido para volver sobre nuestros pasos si es necesario 2. Volver a realizar el mismo recorrido en fechas posteriores 3. Saber si estamos dando vueltas sobre nuestro propio camino 4. Guardar un registro que nos permitir posteriormente conocer sobre el mapa nuestro recorrido, velocidades, alturas, etc. 5. Enviarlo a Per Ruteable Si no queremos perder un track, podemos guardarlo en la memoria del GPS o transferirlo a la computadora. Tambin podemos borrar todo el track acumulado y comenzar a partir del punto actual.No todos los GPS son capaces de grabar nuestro camino. Los que tienen esta funcion tienen ademas una capacidad maxima de puntos normalmente llamada Track Log donde se almacena una serie de datos como la posicion, altura, rumbo, hora, etc Algunos GPS ademas tienen la opcion de regresar por el mismo camino (track Back) y guardar, es decir pasar el contenido del track log a unos espacios predeterminados limitados donde podras ponerles un nombre. Normalmente no se guarda la hora por lo que luego no podra hacer calculos de velocidad ni calcular tiempos por tramo.

RutaUna ruta no es ms que una serie de WP dispuestos en un cierto orden, usada para planificar cmo llegar hacia un destino seleccionado. La navegacin de una ruta supone llegar a cada uno de los WP que la componen, en el orden previsto. Con el GPS podemos crear una ruta seleccionando WP de una lista y a continuacin navegar dicha ruta. Cuando nos acercamos al siguiente WP, el GPS nos avisar y pasar a guiarnos hacia el prximo punto.

Si nos saltamos un punto intermedio, el GPS nos indicar que nos estamos alejando de l y nos guiar hacia atrs, hasta que estemos ms prximos al siguiente punto que al anterior; en ese momento nos guiar hacia el punto al que nos estemos acercando

Point Off Interest - POILos Waypoints - WP o marcadores de posiciones geograficas, que son creados usando un GPS o un software alternativo (Mapsource, Trakmaker, EasyGPS, etc) tienen una utilidad practica muy difundida entre los que usamos GPS.

Ultimamente se habla tambien de Point Of Interest - POI y muchos no sabemos la diferencia entre estos dos. Este pequeo articulo fue escrito para comparar estos dos especificamente y ver sus ventajas y desventajas.

En principio ambos son creados como un metodo de personalizar mapas, es decir usando mapas genericos (Ej PERUT) uno puede aadir marcas especificas interesantes segun la perspectiva de cada uno. Por ejemplo si eres aficionado a la pesca, puede ser interesante para ti tener una buena coleccion de puntos con caracteristicas especificas, como el tipo de pesca (desde roca, playa, red, etc), pero para otros esta informacion no tiene ningun valor y mas bien resulta molesto verla en el mapa.

Capacidad en GPS:En principio cada modelo de GPS tiene su propio limite de WP. En el 60CSx este limite es de 1000 WP, los NUVI solo 500 WP, en 276c 3000 WP, etc. Por ejemplo en el Peru hay mas de 12 mil hospedajes, no te entrarian todos. En cambio el numero de POIs solo esta limitado por la capacidad de tu tarjeta de memoria tipo SD.

Definidos por usuario:* Ambos los puedes crear en una PC y transferirlos al GPS. Solo los WP los puedes crear y modificar en el GPS.* En los WP puedes definir su nombre en una sola linea de hasta 14 caracteres (solo 10 caracteres en 276c). Los POI pueden tener como nombre hasta 2 lineas de hasta 48 caracteres cada una.* Los WP pueden tener una linea de descripcion de hasta 30 caracteres (solo 20 caracteres en 276c). Los POI pueden tener hasta 4 lineas de hasta 48 caracteres cada una.* En un WP puedes ver las coordenadas y altura o profundidad, en los POIs no se muestra este dato.* Para los WP puedes elegir entre uno de 24 simbolos (24x24 pixeles), los POI puedes tener ilimitados simbolos (tu los creas) del tamao que te gusten: desde 1x1 hasta 24x24 pixeles. Ambos en formato BMP de 8 bits (256 colores). Solo tienes que hacer que el simbolo lleve el mismo nombre que el archivo GPI.

Como creo mis propios POI ?Se pueden crear desde archivos GPX o CSV (valores separados por comas) y luego subirlos al GPS con el Garmin PoiLoader o el gratuito GPStoPOI.

Finalmente lo mas interesante:Se esta volviendo muy popular poner a disposicion archivos POI gratuitos en Internet. De hecho MINCETUR tiene planes de poner a disposicion pronto: hospedajes, restaurantes y un completo inventario de lugares turisticos.

Las malas noticias: No todos los dispositivos Garmin soportan POIs. De hecho solo los soportan los que usan tarjetas de memoria SD como: Nuvi, Zumo, StreetPilot, eTrex y algunos GPSmap como el 60, 76 y 496.

Navegacin:La navegacin consiste en seguir en orden una serie de puntos distribuidos en una ruta o track. Si tu GPS no tiene conocimiento de caminos reales que unan esos dos puntos o le hemos ordenado trabajar la opcion fuera de carretera (Off Road), se limitar a indicarnos la distancia en lnea recta hasta el prximo WP y la direccin que apunta hasta dicho punto.

En ese caso podemos navegar viendo la pantalla comps o brjula, que nos permitir tener una idea global de la posicin relativa del prximo punto.

La manera de poner "conocimiento" en tu GPS es mediante Per Ruteable. En este caso al ordenar navegar hacia algun punto, el GPS calcula la ruta usando las carreteras del mapa, en cuyo caso nos indicara paso a paso lo que tenemos que hacer,

En este caso podemos navegar viendo la pantalla del mapa, que nos permite saber de manera concreta como es el carretera delante de nosotros.

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CompsEl comps o brjula nos permite conocer en que direccin nos estamos moviendo en cada momento, asi como la direccion relativa de nuestro destino. El GPS saber la direccin en la que nos movemos comparando la posicin actual con las anteriores para de esa manera saber hacia donde nos desplazamos. El principal inconveniente de este sistema est en que cuando estemos parados el GPS no podr determinar la direccin del destino.

Que indican las barras de estado de satelitesUna barra vertical roja-hueca significa que de ese satelite en particular no se han obtenido los datos de la efemrides.

Una barra vertical verde-solida significa que ya se han recolectado las efemrides para ese satelite en particular, an cuando puede no estar siendo usado en la navegacin.

Los satelites de la constelacin GPS envan dos tipos de datos que son recogidos e interpretados por el receptor GPS: el almanaque y las efemrides.

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AlmanaqueEst constituido por un conjunto de parmetros que permiten predecir la rbita y la posicin de todos los satelites. Cada satelite enva de forma individual el almanaque correspondientes de todos los satelites. Los datos de este almanaque son tiles durante varios meses.

EfemeridesSon tambin datos transmitidos por el satelite que son recibidos por el GPS. Estos datos indican al GPS la posicin exacta de los satelites. El GPS usa los datos de la efemrides de varios satelites al mismo tiempo para realizar clculos (triangulaciones) y correcciones muy complejas que le permiten determinar con precisin cul es su posicin real en la tierra. Estos datos son por tanto ms completos y detallados que los que contienen los almanaques.

Otra diferencia es que cada satelite solo envia su propio efemrides. La validez de los datos contenidos en las efemrides es slo de 30 minutos.

Las efemrides se envan en bloques de informacin digital que el receptor GPS tarda unos 30 segundos en recibir y son enviados de forma continua (es decir, se reenvan de nuevo cada 30 segundos). De esta forma un receptor GPS siempre tendr muchas oportunidades para recibir esta informacin.

Es importante tener en cuenta que los GPS's no necesitan conseguir todos los datos de las efemrides de una forma secuencial.

De hecho, como cada bloque de 30 segundos de las efemrides estn divididos en tres partes. El receptor puede recibir cada una de estas partes por separado. As, si por alguna razn el GPS no recibe la segunda parte, podr recibir la primera y la tercera sin problemas. Slo cuando se ha completado la recepcin de las 3 diferentes partes en el siguiente o en sucesivos ciclos, se volver la barra verde-slida. Y si hay suficientes barras (o sea, satelites) conseguir un posicionamiento.

Cuando el GPS se enciende, lo primero que hace es tener en cuenta los datos del almanaque y posicion en memoria y la hora de su reloj interno para predecir qu satelites van a estar disponibles para l. Entonces intentar conectar slo con esos satelites presuntamente disponibles con el objeto de captar la informacin de sus efemrides. Esto permite ahorrar tiempo a la hora de adquirir una posicin, ya que si no obtiene informacin del almanaque, tendra que buscar uno a uno todos los satelites y algunos de ellos podran estar en la otra cara del planeta, donde seran completamente inaccesibles.

Cuando el receptor GPS conecta con un satelite, muestra una barra vertical roja-hueca en la pantalla de estado. Esta barra se mantiene roja-hueca hasta que se recibe la totalidad de la informacin contenida en los efemrides, cuando se torna verde-slidas, indicando que los datos de ese satelite en particular ya son tiles para poder usarlos en la navegacin.

La altura de las barras, tanto cuando son rojas-huecas como cuando son verde-slidas, es un reflejo de la intensidad con la que se estn recibiendo las seales desde los satlites. La maxima intencidad de seal se obtiene a cielo abierto con los satelites ubicados en una elevacion de 40 a 50. Con elevaciones menores o mayores asi como obstculos (fallaje, edificios, techo del auto, etc) se obtendra una intensidad menos. El nivel base corresponde a un valor de recepcin de la seal de 30 dB, mientras que la parte superior corresponde a un nivel de recepcin de 50 dB.

Muchas barras se volvern slidas al mismo tiempo cuando un receptor con varios canales paralelos recoge de forma simultnea la informacin de las efemrides de varios satelites.

Porque en ocaciones parece que GPS demora un mundo en obtener una posicion valida ?Encendido caliente (Warm start)Cuando se conoce de forma aproximada las variables tiempo y posicin, se conoce el almanaque y los datos de las efemrides son muy recientes (menos de 30 min). Al GPS slo le bastar adquirir un bloque parcial de las efemrides de los 4 satelites (10 a 15 seg) para cerciorarse de que no han cambiado estos datos ni su posicin.

Encendido frio (Cold Start)Cuando se conoce de forma aproximada las variables Tiempo y Posicin, pero se conoce el almanaque y se desconocen las efemrides de al menos un satelite de los 4 que son necesarios para obtener un posicionamiento correcto. Como es necesario adquirir la informacin de efemrica completa de uno o varios satelites, el receptor tardar 30 seg por cada satelite para completar su efemerides y luego para obtener un posicionamiento como en un encendido caliente. Puede llegar a tomas el mismo tiempo de una Autolocalizacion.

AutoLocalizacin (Autolocate)Ocurre cuando se desconocen las variables Tiempo y efemrides, se conoce la totalidad o parte de la informacin que ofrece el almanaque y se desconoce la posicin (porque se ha hecho un viaje largo con GPS apagado). En esta etapa es necesario introducir manualmente una estima aproximada de nuestra posicin que el receptor usar para predecir la posicin de los satelites en un momento dado con la ayuda de los datos del almanaque que tiene almacenado. En estas condiciones el GPS no necesitar buscar uno a uno los satelites, sino slo aquellos que estn en el cielo, y tardar mucho menos que en el caso anterior para adquirir un posicionamiento correcto (3 a 5 min). Ser necesario captar la informacin de al menos 4 efemrides completas.

Bsqueda en el Cielo (Search the sky)Esto ocurre cuando las variables Tiempo, Posicin, el almanaque y las efemrides son todos desconocidos. El GPS empieza a buscar satelites uno por uno y tardar de 10 a 15 minutos en conseguir un posicionamiento. Esto slo ocurre cuando se le hace un reset, el equipo viene de fbrica o ha estado apagado por varios meses.

Prueba con apagar el receptor GPS y espera unos minutos antes de encenderlo de nuevo. Bajo estas condiciones los datos de las efemrides son tan recientes, que observars que el GPS adquirir una posicin de forma casi instantanea (menos de 15 seg en un receptor de 12 canales). Esto es as porque al GPS le bastar recepcionar slo una de las 3 partes que constituyen un bloque de las efemrides para percatarse de que los datos son muy recientes. Esto es lo que se llama un encendido caliente.

Sin embargo, si el receptor permanecio apagado por mas de 30 minutos, las efemerides ya no son validas, por lo que basado en la ultima posicion, almanaque y hora del reloj interno tendra que volver a descargar almanaques de cada satelite y puede ocurrir que un determinado satelite este fuera de alcance teniendio el receptor GPS que buscar un nuevo satelite. Esto es lo que se llama un encendido en frio.

Si estas en movimiento la adquisin de un posicionamiento por parte de tu GPS tardar mucho ms tiempo que si estas quieto. Esto es as porque tu GPS debe recibir la informacin completa de cada efemrides y la debe recibir sin fallos para que sea considerada til y haga aparacer la barra verde-slida. Un bloqueo momentneo de la seal por un arbol, un cambio brusco de direccin y/o velocidad, o la presencia de mltiples seales que rebotan en edificios y montaas, causan errores que hacen al GPS errar obligndole a obtener nuevamente los datos de efemerides tardando mas aun en dar una posicion valida.

Por esta razn no es bueno tampoco tener antenas demasiados sensibles, porque las seales dbiles procedentes de los rebotes hacen errar al GPS cuando no lo harian en un receptor con una antena menos sensible que no llegara a percatarse de la presencia de estas seales secundarias.

Los datos de las efemrides tampoco son validos si el GPS se desplaza varios cientos de kilometros desde la ltima posicin registrada o en el caso de que no contenga una hora exacta en el reloj interno (pila interna fallando).

Si transportas tu receptor GPS apagado muchos kilometros, ocurrira que los datos del almanaque no son validos, porque las posiciones de los satelites se estiman teniendo en cuenta la ltima posicin adquirida por el GPS y la hora del reloj interno. Esta es una de las posiciones mas complicadas para tu receptor GPS, porque no encontrar las seales correspondientes a muchos de los satelites que deberan estar ah, pero que en realidad ya no estan.

Sin embargo, podemos ayudar considerablemente al receptor GPS a obtener las seales de los satelites informandole que obtenga una nueva posicion, con lo que rechaza automaticamente el uso del almanaque actual, trata de ubicar la seal de un satelite y obtiene un nuevo almanaque con lo que recalcula todo otra vez.

No tendremos almanaque o sus datos sern intiles si el aparato ha estado apagado durante varios meses (almanaque obsoleto), o si se ha hecho un reset completo del aparato o se ha agotado la pila interna del receptor (almanaque borrado). En estos casos no podemos ayudar a nuestro receptor indicndole nuestra posicin, ya que ser necesario que adquiera de nuevo un almanaque completo y actualizadoWP vs POI, no es lo mismo ?Los Waypoints - WP o marcadores de posiciones geograficas, que son creados usando un GPS o un software alternativo (Mapsource, Trakmaker, EasyGPS, etc) tienen una utilidad practica muy difundida entre los que usamos GPS.

Ultimamente se habla tambien de Point Of Interest - POI y muchos no sabemos la diferencia entre estos dos. Este pequeo articulo fue escrito para comparar estos dos especificamente y ver sus ventajas y desventajas.

En principio ambos son creados como un metodo de personalizar mapas, es decir usando mapas genericos (Ej PERUT) uno puede aadir marcas especificas interesantes segun la perspectiva de cada uno. Por ejemplo si eres aficionado a la pesca, puede ser interesante para ti tener una buena coleccion de puntos con caracteristicas especificas, como el tipo de pesca (desde roca, playa, red, etc), pero para otros esta informacion no tiene ningun valor y mas bien resulta molesto verla en el mapa.

Capacidad en GPS:En principio cada modelo de GPS tiene su propio limite de WP. En el 60CSx este limite es de 1000 WP, los NUVI solo 500 WP, en 276c 3000 WP, etc. Por ejemplo en el Peru hay mas de 12 mil hospedajes, no te entrarian todos. En cambio el numero de POIs solo esta limitado por la capacidad de tu tarjeta de memoria tipo SD.

Definidos por usuario:* Ambos los puedes crear en una PC y transferirlos al GPS. Solo los WP los puedes crear y modificar en el GPS.* En los WP puedes definir su nombre en una sola linea de hasta 14 caracteres (solo 10 caracteres en 276c). Los POI pueden tener como nombre hasta 2 lineas de hasta 48 caracteres cada una.* Los WP pueden tener una linea de descripcion de hasta 30 caracteres (solo 20 caracteres en 276c). Los POI pueden tener hasta 4 lineas de hasta 48 caracteres cada una.* En un WP puedes ver las coordenadas y altura o profundidad, en los POIs no se muestra este dato.* Para los WP puedes elegir entre uno de 24 simbolos (24x24 pixeles), los POI puedes tener ilimitados simbolos (tu los creas) del tamao que te gusten: desde 1x1 hasta 24x24 pixeles. Ambos en formato BMP de 8 bits (256 colores). Solo tienes que hacer que el simbolo lleve el mismo nombre que el archivo GPI.

Como creo mis propios POI ?Se pueden crear desde archivos GPX o CSV (valores separados por comas) y luego subirlos al GPS con el Garmin PoiLoader o el gratuito GPStoPOI.

Finalmente lo mas interesante:Se esta volviendo muy popular poner a disposicion archivos POI gratuitos en Internet. De hecho MINCETUR tiene planes de poner a disposicion pronto: hospedajes, restaurantes y un completo inventario de lugares turisticos.

Las malas noticias: No todos los dispositivos Garmin soportan POIs. De hecho solo los soportan los que usan tarjetas de memoria SD como: Nuvi, Zumo, StreetPilot, eTrex y algunos GPSmap como el 60, 76 y 496. Tambien los de 3 generacion como:

Colorado,Dakota,Montana,Oregon,etc.Principio del formulario

Qu es un GPS Diferencial - DGPS ?

La precisin de un GPS actual es unos 10-12 metros en un intervalo de confianza del 95% del tiempo.

La aviacin no considera que esta sea una precisin suficientemente segura para el uso de los GPS en la navegacin aerea. Por ejemplo, para que un avion llegue a aterrizar por el centro de la pista, no por el carril derecho o izquierdo, no es suficiente dicha presicion, considerando el ancho de una pista de aterrizaje.

Para mejorar la precisin de los GPS, haciendo correcciones en tiempo real, se han desarrollado tres sistemas independientes, pero compatibles entre ellos:

NombreAreaSatelites

Wide Area Augmentation System - WAASEstados Unidos35 - 47

EGNOSEuropa33 - 44

MSASJapn42 - 50

En qu consiste el asunto ? En estas regiones se han instalado estaciones y repetidoras GPS terrestres en lugares estratgicos que captan las seales de los satelites GPS y como son fijas, pueden calcular la magnitud del error en metros en los 3 ejes..

Las causas de errores son varias:

Paso de las ondas por la ionosfera (cuantitativamente, las ms importantes)

Paso de las ondas por la troposfera

Errores en el reloj del satelite

Error en la informacin (las efemrides) que enva el propio satelite.

Rebotes de las ondas en nuestro alrededor.

Nota curiosa: Los GPS son ms precisos de noche, debido a que la ionosfera est ms ionizada durante el da.

Los errores captados por las mltiples estaciones de referencias se computan conjuntamente para crear un "mapa" corrector. Se hacen mapas globales de correccin que cada sistema difunde por todo Estados Unidos, Europa y Japn.

Luego esa informacin es enviada a un satelite geoestacionario, el cal la programa a los GPS que hacen las correcciones.

Y WAAS realmente mejora la presicion ?Si, la presicion mejora a 2,5 m en el 95% del tiempo, pudiendo esperar un error promedio (50%) de unos 1,7 m

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Cmo se que mi receptor est haciendo correcciones tipo WAAS, EGNOS o MSAS ? Facil, en receptores Garmins vers como la barra del correspondiente satlite estacionario se pondr de color negra y una letra D (de Diferencial) aparecer en la base del resto de las barras verdes.

La pregunta del millon: Funciona WAAS en el Per ?No, de manera que si tienes un Garmin GPSmap 276c desactives la opcion WAAS, porque si bien es cierto es posible que captes el satelite sobre la costa este de Brasil o el que esta en el oceano Pacifico estos no contiene datos de correccion de sur America al no haber por aqui las estaciones terrenas.

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