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GPS significa Sistema de Posicionamiento Global. Un receptor de radio especial mide la distancia desde su ubicación a los satélites que orbitan alrededor de las señales de radio de radiodifusión terrestre. GPS puede localizar su posición en cualquier lugar del mundo. Bastante bien, ¿eh? Aparte de la compra el receptor, el sistema es libre para cualquier persona.

Usted puede comprar un receptor GPS de bajo costo, el pop algunas baterías en ella, encenderlo, y ¡listo! Su ubicación aparece en la pantalla. No se requiere ningún mapa, la brújula, el sextante, ni reloj de sol. Al igual que la magia. En realidad no es magia, sin embargo, pero ha evolucionado a partir de algunos grandes aplicaciones prácticas de la ciencia que se han unido en los últimos 50 años.

¿Cómo funciona el GPS

Las complejidades de GPS están inmersos en las matemáticas, la física y la ingeniería, pero no es necesario ser un genio para entender cómo funciona el GPS. GPS se compone de tres partes:

  • Satélites
  • Las estaciones terrestres
  • Receptores

Mirando satélites

En la jerga de GPS, un satélite es el segmento espacial. Una constelación de 24 satélites GPS (21 operativos y 3 recambios) orbita alrededor de 12.000 millas sobre la Tierra. Los satélites zoom a través de los cielos en alrededor de 7.000 millas por hora. Se tarda alrededor de 12 horas para un satélite a la órbita de la Tierra por completo, pasando sobre el mismo lugar aproximadamente cada 24 horas. Los satélites se colocan en un receptor GPS puede recibir señales de al menos seis de los satélites en cualquier momento, en cualquier lugar de la Tierra (si nada obstruye las señales).

Un satélite tiene tres piezas clave de hardware:

  • Computadora: Este ordenador de a bordo controla su vuelo y otras funciones.
  • Reloj atómico: Esto mantiene la hora exacta dentro de los tres nanosegundos (alrededor de tres mil millonésimas de segundo).
  • Transmisor de radio: Esto envía señales a la Tierra.

Satélites GPS no sólo le ayudan a mantenerse encontrado. Todos los satélites GPS desde 1980 llevan sensores NUDET. No, esto no es un sistema de detección de pornografía de alta tecnología. NUDET es un acrónimo de los satélites nucleares DETonation- GPS tiene sensores para detectar explosiones de armas nucleares, evaluar la amenaza de un ataque nuclear, y ayudar a evaluar el daño de golpe nuclear.

Los satélites GPS con energía solar tienen una vida útil limitada (unos 10 años). Cuando empiezan a fallar, los repuestos se activan o nuevos satélites se envían en órbita para reemplazar a los antiguos. Esto le da al gobierno la oportunidad de actualizar el sistema GPS, poniendo de hardware con nuevas características en el espacio.

Los satélites GPS transmiten dos tipos de señales de radio: C / de código A y P-código. Adquisición Gruesa (C / de código A) es el tipo de señal que reciben las unidades de GPS consumidor. Código de precisión (código P) proporciona información sobre la localización de alta precisión. Es difícil de mermelada y la parodia de P-código. El ejército de Estados Unidos es el principal usuario de las transmisiones de código P, y utiliza un formato cifrado de los datos por lo que sólo los receptores especiales pueden tener acceso a la información.

Cubriendo estaciones terrestres

Las estaciones terrestres son el segmento de control del GPS. Cinco estaciones terrestres no tripulados alrededor de la Tierra monitorean los satélites. La información de las estaciones es enviado a una estación de control principal - Consolidado Centro de Operaciones Espaciales (CSOC) en Schriever Base Aérea en Colorado - donde se procesan los datos para determinar efemérides y temporización errores de cada satélite.

Un efemérides es una lista de las posiciones predichas de cuerpos astronómicos como los planetas o la Luna. Efemérides (el plural de efemérides) Han existido desde hace miles de años, debido a su importancia en la navegación astronómica. Efemérides se compilan para rastrear las posiciones de los numerosos satélites que orbitan la Tierra.

Los datos procesados ​​se envía a los satélites una vez al día con antenas de tierra situadas en todo el mundo. Esto es algo así como la sincronización de un asistente digital personal (PDA) con su computadora personal para asegurar que todos los datos están sincronizados entre los dos dispositivos. Debido a que los satélites tienen pequeños cohetes incorporados, la CSOC puede controlarlos para asegurar que se mantengan en una órbita correcta.

Los receptores GPS

Cualquier persona que tenga un receptor GPS puede recibir las señales de satélite para determinar donde él o ella se encuentra. Los consumidores pueden comprar receptores GPS prácticas en tiendas de artículos deportivos. Son fáciles de usar y están dirigidos principalmente para usos recreativos y otros que no requieren un alto nivel de ubicación de precisión. Los tres grandes fabricantes en el mercado de los GPS de los consumidores son Garmin, Magellan y Lowrance. Los receptores GPS Consumidor tienen un precio razonable, de menos de $ 100 a $ 400 en los EE.UU.

¿Qué tan precisa es un receptor GPS?

De acuerdo con el gobierno y los fabricantes de receptores GPS, espere que su unidad de GPS para ser exactos a menos de 49 pies (eso es 15 metros para la gente métrica con conocimientos). Si su GPS informa de que estás en un lugar determinado, puede estar razonablemente seguro de que usted está a menos de 49 pies de ese conjunto exacto de coordenadas.

Los receptores GPS te dicen cómo es exacto es su posición. Sobre la base de la calidad de las señales de los satélites que la unidad recibe, la pantalla muestra la precisión estimada en pies o metros. La exactitud depende de

  • Ubicación del receptor

Las obstrucciones que bloquean las señales de satélite

Aunque los receptores GPS encuesta de grado pueden proporcionar una precisión de menos de dos centímetros, que son muy especializados y costosos, requieren mucho entrenamiento, y no son muy portátiles. Su exactitud se logra con DGPS y post-procesamiento de los datos recopilados para reducir los errores de localización. El usuario medio de GPS no necesita este nivel de precisión.

Nubes, lluvia, nieve, y el clima no reducen la fuerza de las señales GPS suficientes para reducir la precisión. La única manera de que el tiempo puede debilitar las señales es cuando una cantidad significativa de la lluvia o la nieve se acumula en la antena del receptor GPS o en una copa de los árboles de arriba.