Apuntes para Capitán de yate - Los siete mares
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Estabilidad en frecuencia Una combinación de cuatro relojes atómicos de alta precisión (dos de rubidio y dos de cesio, que proporcionan una estabilidad en frecuencia combinada del orden de 10 –13 -10 –14 durante un día) son los encargados de generar la frecuencia fundamental de 10,23 MHz a partir de la cual se obtienen coherentemente el resto de las señales. Cada satélite GPS transmite dos frecuencias portadoras (de microondas) denominadas L 1 (1575,42 MHz o 19,0 cm.) y L 2 (1227,60 MHz o 24,4 cm). La presencia de L 2 permite la calibración del retraso introducido por la ionosfera. Las dos señales están moduladas con un mensaje de navegación (50 Hz) que contiene información acerca del estado de los satélites, sus efemérides, sus coeficientes ionosféricos, el comportamiento de sus relojes y el tiempo GPS. Visión general del sistema El NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging) GPS (Global Positioning System) ha sido introducido dentro del desarrollo tecnológico de vanguardia como una nueva técnica de posicionamiento y navegación de muy alta precisión. El GPS se distingue de los anteriores de radionavegación principalmente en tres áreas de vital importancia, la precisión, que es mejorada por el GPS de manera importante; la actualización de la posición, que en el GPS se realiza de modo continuo y la cobertura, que es global. Todo ésto, en conexión con la alta fiabilidad del sistema, hacen del GPS un sistema avanzado de navegación global sin precedentes, permitiendo una navegación precisa y segura. El NAVSTAR GPS ha sido desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América, y la navegación y posicionamiento en tiempo real, en cualquier lugar del planeta y bajo cualquier condición meteorológica goza de una precisión aproximada de unos 100 metros, que puede minimizarse a un error inferior a la decena de metros utilizando un GPS Diferencial. Conviene hacer notar los peligros de considerar el GPS como la única fuente para obtener la situación. Aunque se distinga de los demás sistemas de navegación por la sencillez para obtener en todo momento precisas coordenadas geográficas, no debe olvidarse que es un equipo electrónico, susceptible de fallar. Además, está controlado por el gobierno estadounidense y, por haber sido diseñado principalmente para su uso militar, el sistema puede quedar fuera de servicio civil o ser degradado sin aviso previo. Por ello, no se puede, ni se debe, dejar de utilizar otras técnicas para obtener la situación. El sistema GPS Diferencial (DGPS) se basa en la hipótesis de que el error en la posición obtenida por dos receptores en la misma zona es el mismo. Si uno de los dos receptores está situado en coordenadas perfectamente determinadas, se conocerá el error en la situación proporcionado por el GPS. Para utilizar este sistema hace falta disponer de un receptor DGPS y estar en la zona de cobertura de una estación de referencia en tierra. 196
Funcionamiento del GPS Diferencial (DGPS) Sectores del GPS El sistema GPS consta de tres sectores: —Sector espacial: integrado por la constelación de satélites NAVSTAR, ya mencionado. —Sector de control: encargado de controlar y corregir las órbitas de los satélites así como sus relojes atómicos u osciladores. Está constituido por 1 estación principal, 5 de rastreo o seguimiento y 3 de inyección de datos. —Sector del usuario: una antena con un preamplificador y un receptor, que debe llevar a cabo la selección de los satélites más adecuados para el posicionamiento, la medición del tiempo de tránsito de las señales y el cálculo de la posición y hora. Técnicas de medición para el cálculo posicional La determinación de la posición requiere normalmente la recepción de las señales de cuatro satélites por parte del equipo de navegación GPS, en orden al cálculo de las coordenadas posicionales latitud, longitud y altitud , y de tres satélites para la medida de la latitud y la longitud. El tiempo de tránsito de las señales se obtiene por comparación de los tiempos de transmisión y recepción de dichas señales. Este tiempo de tránsito, al ser multiplicado por la velocidad de propagación de la luz en la atmósfera permite conocer las distancias a cada satélite. Una vez conocidas las posiciones de los satélites en el momento de la transmisión (merced al mensaje de Navegación) y sus correspondientes distancias al equipo receptor, la posición del usuario quedará definida por el punto de intersección de las esferas centradas en las posiciones de los satélites, cuyos radios serán los correspondientes a las distancias medidas. 197
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- Page 212 and 213: l' = 00-00 L' = 005-00 E + l = 00-0
- Page 214 and 215: 3. Día 5 de Mayo de 1990. En Se: l
- Page 216 and 217: 216 hG* = 457-14,6- -L = 13-00,(-)+
- Page 218 and 219: 218 RA = 090 RB = 270 B1B2 t = Vr =
- Page 220 and 221: d* = 12-00,8 + sen a = sen l sen d
- Page 222 and 223: 222 l = 39-26,0 N L = 48-42,0 W N 6
- Page 224 and 225: 5. Día 27 de Junio de 1990. En Se:
- Page 226 and 227: 226 (2.ª obs.) l = 28-34,3 N L = 1
- Page 228 and 229: 228 Martes 26 de junio de 1990 SOL
- Page 230 and 231: * DUBHE 230 Hcr = 09-28-12 Ai = 44-
- Page 232 and 233: t = 6 d. 04 h. = 148 h D = 13 × 14
- Page 234 and 235: * GIENAH 234 Hcr = 07-19-38 Ai = 23
- Page 236 and 237: 236 Domingo 6 de mayo de 1990 SOL L
- Page 238 and 239: Zv = N 45,5 E Za = N 55,5 E Ct = 10
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Funcionamiento <strong>de</strong>l GPS Diferencial (DGPS)<br />
Sectores <strong>de</strong>l GPS<br />
El sistema GPS consta <strong>de</strong> tres sectores:<br />
—Sector espacial: integrado por la constelación <strong>de</strong> satélites NAVSTAR, ya<br />
mencionado.<br />
—Sector <strong>de</strong> control: encargado <strong>de</strong> controlar y corregir las órbitas <strong>de</strong> los satélites<br />
así como sus relojes atómicos u osciladores. Está constituido por 1 estación<br />
principal, 5 <strong>de</strong> rastreo o seguimiento y 3 <strong>de</strong> inyección <strong>de</strong> datos.<br />
—Sector <strong>de</strong>l usuario: una antena con un preamplificador y un receptor, que<br />
<strong>de</strong>be llevar a cabo la selección <strong>de</strong> los satélites más a<strong>de</strong>cuados <strong>para</strong> el posicionamiento,<br />
la medición <strong>de</strong>l tiempo <strong>de</strong> tránsito <strong>de</strong> las señales y el<br />
cálculo <strong>de</strong> la posición y hora.<br />
Técnicas <strong>de</strong> medición <strong>para</strong> el cálculo posicional<br />
La <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la posición requiere normalmente la recepción <strong>de</strong> las<br />
señales <strong>de</strong> cuatro satélites por parte <strong>de</strong>l equipo <strong>de</strong> navegación GPS, en or<strong>de</strong>n al<br />
cálculo <strong>de</strong> las coor<strong>de</strong>nadas posicionales latitud, longitud y altitud , y <strong>de</strong> tres satélites<br />
<strong>para</strong> la medida <strong>de</strong> la latitud y la longitud.<br />
El tiempo <strong>de</strong> tránsito <strong>de</strong> las señales se obtiene por com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> los tiempos<br />
<strong>de</strong> transmisión y recepción <strong>de</strong> dichas señales. Este tiempo <strong>de</strong> tránsito, al ser<br />
multiplicado por la velocidad <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> la luz en la atmósfera permite<br />
conocer las distancias a cada satélite.<br />
Una vez conocidas las posiciones <strong>de</strong> los satélites en el momento <strong>de</strong> la transmisión<br />
(merced al mensaje <strong>de</strong> Navegación) y sus correspondientes distancias al<br />
equipo receptor, la posición <strong>de</strong>l usuario quedará <strong>de</strong>finida por el punto <strong>de</strong> intersección<br />
<strong>de</strong> las esferas centradas en las posiciones <strong>de</strong> los satélites, cuyos radios<br />
serán los correspondientes a las distancias medidas.<br />
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