El GPS es una tecnología de navegación que, mediante el uso de satélites, brinda información precisa sobre una ubicación. Básicamente, un sistema GPS consiste en un grupo de satélites y herramientas bien desarrolladas, como el receptor. El sistema, sin embargo, debe comprender al menos cuatro satélites. Cada satélite y el receptor están equipados con un reloj atómico estable. Los relojes de satélite están sincronizados entre sí y los relojes de tierra. El receptor GPS también tiene un reloj, pero no está sincronizado y no es estable (menos estable). Cualquier desviación del tiempo real de los satélites con respecto al reloj de tierra debe corregirse diariamente. Se requieren cuatro cantidades desconocidas (tres coordenadas y desviación de reloj del tiempo del satélite) para ser computadas desde la red sincronizada de satélites y el receptor. El trabajo del receptor GPS es recibir señales de la red de satélites para calcular tres ecuaciones básicas desconocidas de tiempo y posición.
Una señal de GPS incluye códigos pseudoaleatorios y tiempo de transmisión y posición del satélite en ese momento. La señal emitida por GPS también se denomina frecuencia portadora con modulación. Además, un código pseudoaleatorio es una secuencia de ceros y unos. En la práctica, la posición del receptor y el desplazamiento del reloj del receptor en relación con la hora del sistema del receptor se calculan simultáneamente, utilizando las ecuaciones de navegación para procesar el tiempo de vuelo (TOF). TOF son los cuatro valores que el receptor forma usando el tiempo de llegada y el tiempo de transmisión de la señal. La ubicación generalmente se convierte a latitud, longitud y altura en relación con los geoides (esencialmente, el nivel medio del mar). Luego las coordenadas se muestran en la pantalla.
Elementos de gps
La estructura del GPS es compleja. Consiste en tres segmentos principales de un segmento espacial, un segmento de control y un segmento de usuario. Lanzar el satélite a la órbita terrestre media es un trabajo agotador. El segmento espacial comprende 24 a 32 satélites o vehículos espaciales en la misma órbita, 8 cada uno en tres órbitas circulares. Al menos seis satélites están siempre en línea de visión desde casi todas partes en la superficie de la tierra.
Al lado del segmento espacial está el segmento de control. En el segmento de control hay una estación de control maestra, una estación de control maestra alternativa, antenas de tierra y una estación de monitoreo. El segmento de usuarios está compuesto por miles de servicios de posicionamiento civil, comercial y militar. Un receptor o dispositivo GPS consiste en una antena, sintonizada a la frecuencia transmitida por los satélites. También incluye pantalla de visualización para proporcionar la ubicación y el tiempo.
Un receptor GPS se clasifica según la cantidad de satélites que puede monitorear simultáneamente, es decir, la cantidad de canales. Los receptores generalmente tienen de cuatro a cinco canales, pero los avances recientes han demostrado que también se han realizado hasta 20 canales.
Frecuencia de satélite: Todas las frecuencias de transmisión por satélite. La banda de frecuencia comprende cinco tipos, como L1, L2, L3, L4 y L5. Estas bandas tienen rangos de frecuencia entre 1176MHz y 1600 MHz.
Cómo funciona el GPS
Los satélites GPS giran alrededor de la tierra dos veces en un día. Gira en torno a un curso muy preciso y envía indicaciones e información a la Tierra. Los receptores de GPS obtienen toda la información y aplican la triangulación para descubrir la ubicación precisa del usuario. Fundamentalmente, el receptor de GPS contrasta la duración en la cual una señal fue transmitida por un satélite y asigna la hora en que fue recibida. La diferencia de tiempo determina qué tan lejos está el receptor de los satélites del GPS. Mide la distancia exacta con pocos satélites más y el receptor determina la posición del usuario y la muestra en el mapa del dispositivo electrónico.
El receptor debe estar bloqueado a la señal con al menos tres satélites para producir una posición bidimensional y también rastrea el movimiento del usuario. Al usar cuatro o más satélites, el receptor puede determinar la posición tridimensional del usuario, que consiste en altitud, latitud y longitud. Después de determinar la posición del usuario, la unidad GPS calcula otra información como la velocidad, el rumbo, la trayectoria, la distancia, el destino, el amanecer y la hora de la puesta del sol.
¿Qué tan preciso es el GPS?
Los receptores del GPS son muy precisos debido al diseño paralelo de varios canales. Los canales paralelos son muy rápidos y precisos, aunque algunos factores, como el ruido atmosférico y las perturbaciones, pueden afectar y afectar a la precisión de los receptores GPS en general.
Los usuarios también pueden obtener una precisión mejorada con el GPS diferencial (DGPS), que corrige las señales del GPS en un rango regular de tres a cinco metros. La Guardia Costera de los Estados Unidos opera el servicio de corrección DGPS más común. El sistema contiene una disposición de torres que obtienen señales de GPS y emiten una señal extraída por los transmisores de baliza. Con el objetivo de obtener la señal exacta, los usuarios deben tener un receptor de baliza diferencial y una antena de baliza además de tener un GPS.
Fuentes de errores de señal de GPS
Los factores que pueden corromper la precisión de las señales de GPS y, por lo tanto, influyen en la precisión incluyen lo siguiente:
Retrasos de la ionosfera y la troposfera: la señal del satélite disminuye su velocidad cuando cruza las capas de la atmósfera. El sistema GPS utiliza un modelo incorporado que se utiliza para calcular la duración regular del obstáculo requerido para corregir este tipo de imprecisión.
Multipath de señal: este error se produce cuando la señal se refleja desde objetos como edificios más altos y rocas más grandes antes de que llegue al receptor. Esto aumenta la duración del tiempo total del viaje de la señal y causa errores e imprecisiones.
Errores orbitales: estos errores también se conocen como errores de efemérides que se utilizan para calcular las imprecisiones de la ubicación del satélite.
La cantidad visible de satélites depende de la cantidad exacta de satélites que un receptor GPS puede ver. Los factores como los edificios, el terreno, la interferencia electrónica bloquean la precisión y la recepción de la señal, lo que ocasiona errores en la posición y, a veces, no lectura en las señales. Por lo general, no funciona en interiores, bajo el agua y bajo tierra.
Aplicación en drones
Los drones con GPS resultan el tipo de cuadricópteros idóneo para aquellos pilotos que deseen avanzar en su destreza con el manejo de drones. A diferencia de los voladores para pilotos noveles, los drones con GPS te ofrecen en todo momento el punto exacto en el que se encuentran, por lo que la posibilidad de disfrutar de nuevas formas de vuelo se amplían.
El módulo GPS que incorporan ciertos drones permite a los pilotos establecer una ruta e indicarle al UAV que la siga. Para ello basta con indicar los puntos por los que debe pasar el drone – normalmente desde la emisora de control – y pulsar el botón de inicio de vuelo.Lo que más atrae a los pilotos de esta característica es el hecho, por ejemplo, de disfrutar del vuelo de su drone si éste incorpora además gafas FPV o centrarse únicamente en la toma de fotografías.
La pesadilla de una mayoría de pilotos es perder su drone, así que una solución pasa por asegurarse de que su próximo cuadricóptero cuente en su emisora con un botón de regreso a casa. El secreto de dicho funcionamiento reside en el módulo GPS que incorpora. El drone guarda el punto desde el cual despegó para volver en caso de que así lo indique el piloto.
A pesar de que la mayoría de los drones con GPS están recomendados para pilotos con una cierta experiencia de vuelo, el hecho de saber en todo momento la altura a la que se encuentra posibilita un mayor control del cuadricóptero y, por tanto, que pilotos con menos nivel se sirvan de él para aprender a volar.Precisamente, el módulo GPS deja al usuario la opción de establecer una altura y ordenarle al drone que la mantenga. Así ayudamos a que el piloto novel se relaje y siga volando sin miedo a perder su volador.
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