Sistema GPS

Sistemas GPS.

El SPG o GPS (Global Positioning System: sistema de posicionamiento global) o NAVSTAR-GPS es un sistema global de navegacion por satelite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante "triangulacion", la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.
La antigua Union Sovietica construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federacion Rusa.
Actualmente la Union Europe está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado Galileo.
A su vez, la Republica Popular China está implementando su propio sistema de navegación, el denominado Beidou, que prevén que cuente con entre 12 y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente operativo deberá contar con 30 satélites. De momento (abril 2011), ya tienen 8 en órbita.

 

   Navstar.jpg

Los 24 satelites de la Tierra de uso GPS

Los 24 satelites.

Satélites de órbita baja: Como hemos dicho, los satélites con órbitas inferiores a 36000 Km. tienen un período de rotación inferior al de la Tierra, por lo que su posición relativa en el cielo cambia constantemente. La movilidad es tanto más rápida cuanto menor es su órbita. En 1990 Motorola puso en marcha un proyecto consistente en poner en órbita un gran número de satélites (66 en total). Estos satélites, conocidos como satélites Iridium se colocarían en grupos de once en seis órbitas circumpolares (siguiendo los meridianos) a 750 Km. de altura, repartidos de forma homogénea a fin de constituir una cuadrícula que cubriera toda la tierra. Cada satélite tendría el periodo orbital de 90 minutos, por lo que en un punto dado de la tierra, el satélite más próximo cambiaría cada ocho minutos.

• Satélites de observación terrestre:estos satélites observan la Tierra, con un objetivo científico o militar. El espectro de observación es extenso: óptico, radar, infrarrojo, ultravioleta, escucha de señales radioeléctricas... Entre éstos se encuentran los satélites Spot, LandSat, Feng Yun.
  Los satélites de observación terrestre son satélites artificiales diseñados para observar la Tierra desde una órbita. Son similares a los satélites espías pero diseñados específicamente para aplicaciones no militares como control del medio ambiente, meteorología, cartografía, etc.
  Funcionamiento

Los satélites de observación de la tierra, se dividen, según su órbita, en satélites de órbita baja (LEO) y satélites de órbita geoestacionaria (GEO).

1. Los LEOs varían en un rango de típicamente, 200 a 1200 Km. sobre la superficie terrestre, lo que significa que poseen periodos comprendidos entre 90 minutos y 5 horas y por lo tanto son excelentes candidatos para realizar exploraciones exhaustivas de la superficie terrestre(detección de incendios, determinación de la biomasa, estudio de la capa de ozono, etc...).
2. los GEOs tienen una órbita fija a 35875 Km. de distancia, en órbita ecuatorial (lo que significa que quedan en dirección sur para los habitantes del hemisferio norte, en dirección norte para los habitantes del hemisferio sur y justo encima de los habitantes del ecuador). Además, por las características de la órbita geoestacionaria, siempre permanecen fijos en el mismo punto. Son excelentes para estudios de meteorología (Meteosat).

Los instrumentos de observación son dependen del objeto del estudio; variando desde observación en el espectro visible, las microondas, etc.
La mayoría de satélites se limitan a instrumentos pasivos, esto es, a recoger la radiación ya presente, principalmente en el espectro visible. Dichos satélites van equipados con lentes similares a las de un telescopio terrestre, una cámara CCD, etc...

Caso especial: El SAR

Otro caso especial: El LIDAR

Satélites y sus usos en la observación de la Tierra

Satélite	Agencia	Órbita	Uso
Landsat	NASA	LEO	Información geográfica
Meteosat	ESA	GEO	Meteorología
GOES	United States National Weather Service	GEO	Meteorología
SPOT	CNES	GEO	Diversos usos

• Satélites de observación espacial: estos satélites observan el espacio con un objetivo científico. Se trata en realidad de telescopios en órbita. En estos satélites el espectro de observación también es amplio. El telescopio espacial Hubble es un satélite de observación espacial.
  El Telescopio espacial Hubble (HST por sus siglas inglesas) es un telescopio robótico localizado en los bordes exteriores de la atmósfera, en órbita circular alrededor de la Tierra a 593 Km. sobre el nivel del mar, con un periodo orbital entre 96 y 97 min. Fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 como un proyecto conjunto de la NASA y de la ESA inaugurando el programa de Grandes Observatorios. El telescopio puede obtener imágenes con una resolución espacial mayor de 0,1 segundos de arco.

• Satélites de localización: estos satélites permiten conocer la posición de objetos a la superficie de la Tierra. Por ejemplo, el sistema americano GPS, el sistema ruso GLONASS o el futuro sistema europeo Galileo.
  
  El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Mundial (aunque se le suele conocer más con las siglas GPS su nombre más correcto es NAVSTAR GPS) es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) el cual permite determinar en todo el mundo la posición de una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros usando GPS diferencial, aunque lo habitual son unos pocos metros. El sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
  El GPS funciona mediante una red de 24 satélites (21 operativos y 3 de respaldo) en órbita sobre el globo a 20.200 Km. con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la tierra. Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos.

• Estaciones espaciales: estos satélites están destinados a estar habitados por el hombre, con un objetivo científico. Entre estos se encuentra la Estación Espacial Internacional, que está en órbita desde 1998 y habitada permanentemente desde 2002. Otras estaciones espaciales desaparecidas son las rusas Salyut y MIR y la estación americana Skylab.

Habitualmente, los satélites se dividen en dos partes principales:

• La carga útil que permite al satélite llevar a cabo su misión.

• La plataforma que garantiza las funciones adjuntas a la misión.

Satelites

Tipos:

Un satélite artificial es una nave espacial fabricada en la Tierra o en otro lugar del espacio y enviada en un vehículo de lanzamiento, un tipo de cohete que envía una carga útil al espacio exterior. Los satélites artificiales pueden orbitar alrededor de lunas u objetos naturales del espacio, cometas, asteroides, planetas, estrellas o incluso galaxias. Tras su vida útil, los satélites artificiales pueden quedar orbitando como basura espacial.

Se denomina satélite natural a cualquier objeto que orbita alrededor de un planeta. Generalmente el satélite es mucho más pequeño y acompaña al planeta en su traslación alrededor de la Estrella que orbita. El término satélite natural se contrapone al de satélite artificial, siendo este último, un objeto que gira en torno a la Tierra, la Luna o algunos planetas

y que ha sido fabricado por el hombre.

En el caso de la Luna, que tiene una masa aproximada a 1/81 de la masa de la Tierra, podría considerarse como un sistema de dos planetas que orbitan juntos (sistema binario de planetas). Tal es el caso de Plutón y su satélite Caronte. Si dos objetos poseen masas similares, se suele hablar de sistema binario en lugar de un objeto primario y un satélite. El criterio habitual para considerar un objeto como satélite es que el centro de masas del sistema formado por los dos objetos esté dentro del objeto primario. El punto más elevado de la órbita del satélite se conoce como apoápside.

En el Sistema Solar, los nombres de los satélites son personajes de la mitología, excepto los de Urano que son personajes de diferentes obras de William Shakespeare.

Por extensión se llama lunas a los satélites de otros planetas. Se dice «los cuatro satélites de Júpiter», pero también, «las cuatro lunas de Júpiter». También por extensión se llama satélite natural o luna a cualquier cuerpo natural que gira alrededor de un cuerpo celeste, aunque no sea un planeta, como es el caso del satélite asteroidal Dactyl girando alrededor del asteroide (243) Ida etc.

• Por su órbita:

La visibilidad de un satélite depende de su órbita, y la órbita más simple para considerar es redonda. Una órbita redonda puede caracterizarse declarando la altitud orbital (la altura de la nave espacial sobre la superficie de la Tierra) y la inclinación orbital (el ángulo del avión orbital del satélite al avión ecuatorial de la Tierra).

Cuando un satélite se lanza, se pone en la órbita alrededor de la tierra. La gravedad de la tierra sostiene el satélite en un cierto camino, y ese camino se llama una " órbita ". hay varios tipos de órbitas. Aquí son tres de ellos.

• Satélites de órbita geoestacionaria
• Satélites de órbita baja (LEO)
• Satélites de órbita elíptica excéntrica (Molniya)

Satélites Geoestacionarios (GEO)

En una órbita circular ecuatorial de altitud 35.786 Km.

Centenares de satélites de comunicaciones están situados a 36.000 Km de altura y describen órbitas circulares sobre la línea ecuatorial. A esta distancia el satélite da una vuelta a la Tierra cada 24 horas permaneciendo estático para un observador situado sobre la superficie terrestre. Por tal razón son llamados geoestacionarios.

Satélites de Orbita Media (MEO)

Altitud de 9.000 a 14.500 Km. De 10 a 15 satélites son necesarios para abarcar toda la Tierra.

Satélites de Orbita Baja (LEO)

Altitud de 725 a 1.450 Km. Son necesarios más de unos 40 satélites para la cobertura total.

Los satélites proyectan haces sobre la superficie terrestre que pueden llegar a tener diámetros desde 600 hasta 58.000 Km. Como se observa en la figura, los haces satelitales son divididos en celdas, cuyas frecuencias pueden ser reutilizadas en diferentes celdas no adyacentes, según un patrón conforme al Seamless handover.

Por su finalidad:

• Satélites de Telecomunicaciones (Radio y Televisión)
• Satélites Meteorológicos.
• Satélites de Navegación.
• Satélites Militares y espías.
• Satélites de Observación de la tierra.
• Satélites Científicos y de propósitos experimentales.

Un gran ejemplo de satélite podría ser el IRIDIUM que es ocupado principalmente para el uso en la telefonía celular.

Características:

Iridium consta de 66 satélites LEO los cuales se encuentran a una altitud de 725-1450 Km., cada satélite pesa aproximadamente 700 Kg. su periodo de vida activa es de 5 a 8 años y su margen de enlace es de 16 dB.

• 

• BANDAS DE FRECUENCIAS UTILIZADAS POR LOS SATELITES.

Banda P	200-400 Mhz.
Bamda L	1530-2700 Mhz.
Banda S	2700-3500 Mhz.
Banda C	3700-4200 Mhz. 4400-4700 Mhz.
Banda X	7900-8400 Mhz.
Banda Ku1 (Banda PSS)	10.7-11.75 Ghz.
Banda Ku2 (Banda DBS)	11.75-12.5 Ghz.
Banda Ku3 (Banda Telecom)	12.5-12.75 Ghz.
Banda Ka	17.7-21.2 Ghz.
Banda K	27.5-31.0 Ghz.
1 Mhz.= 1000.000 Hz. 1 Ghz.= 1000.000.000 Hz.

Uso del google Maps.

• • Google Maps.

    Algunos son muy útiles y otros meras curiosidades, pero sea lo que sea, vale la pena darle un vistazo:
  • Consulta el clima. Para agregar una capa en la que podrás ver el clima directamente en Google Maps sólo hay que poner el puntero del ratón encima del widget que está en la parte superior derecha de Google Maps y aparecerá una lista de opciones. Selecciona Clima/Weather y listo, tienes información acerca de distintos lugares directo en tu mapa.
  • Encuentra un nuevo hogar. Esto es lo que han hecho los chicos de Kinzi, un mashup de Craiglist y Google Maps. Pero como la oferta de Craiglist en América Latina no es tan fuerte, les sugiero que lo usen para darle un vistazo a algunos vecindarios en Street View y ver lugares que vean anunciados en periódicos. Es un algo que deben hacer, yo incluso conseguí departamento antes de mudarme de ciudad con este método.
  • Encuentra fotos históricas. Este es uno de mis proyectos favoritos usando la API de Google Maps. Se trata de  Historypin, un proyecto de We Are What We Do en colaboración con Google que está disponible en todo el mundo. Es una máquina del tiempo digital que te ayuda a ver los lugares donde se hicieron ciertas fotos históricas. Simplemente genial.
  • Elige un nombre para tu bebé. Como dijeron en Odeeho, Google Maps es bastante útil para obtener los nombres de bebé más populares de una región usando el Baby Name Map, una capa de usabilidad hecha por Guy Davis.
  • Juega unas carreras. ¿Te quieres sentir como si jugaras Gran Turismo pero en la vida real? Pues quizás no tenga tan buenos gráficos pero hay una página en la que lo puedes hacer de manera bastante divertida: Real World Racer, un pequeño juego en línea en el que tienes que trazar una ruta y recorrerla, tratando de ganarle a algunos otros participantes generados por computadora. Quizás no sea un gran reto pero es una aplicación divertida de la API.
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Geolocalizacion y georreferencia.

Geolocalizacion.

La geolocalización es la determinación de tu ubicación geográfica por medio de tu dispositivo móvil o tu ordenador, por cualquiera de los medios disponibles para lograrlo. Para determinar tu ubicación, existen varias maneras de hacerlo, entre ellas están la identificación del router al que te estás conectado, la red de tu proveedor, tu teléfono móvil o directamente por el receptor interno de GPS de tu dispositivo.

Para aprovechar la geolocalización de los visitantes de tu sitio o a tu aplicación web ten en cuenta que no todos los navegadores lo soportan, es importante también mencionar que el usuario debe autorizar a tu sitio o aplicación web para que ésta obtenga tu posición, no asumir en tu desarrollo que siempre vas a tener la ubicación y saber manejar éstas excepciones.

Esta técnica de geolocalización funciona gracias a los satélites que orbitan alrededor de la Tierra, los cuales son capaces de localizarte con muy poca distancia de error el lugar donde estas.

Georreferencia

Georreferenciación es un neologismo que refiere al posicionamiento con el que se define la localización de un objeto espacial(representado mediante punto, vector, área, volumen) en un sistema de coordenadas y datum determinado. Este proceso es utilizado frecuentemente en los Sistemas de Información Geográfica (SIG).

La georreferenciación, en primer lugar, posee una definición tecnocientífica, aplicada a la existencia de las cosas en un espacio físico, mediante el establecimiento de relaciones entre las imágenes de raster o vector sobre una proyección geográfica o sistema de coordenadas. Por ello la georreferenciación se convierte en central para los modelados de datos realizados por los SIG.