Global Positioning System (GPS) Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

Global Positioning System (GPS) Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

GPS is the most modern approach towards solving one of the great questions of human history “where are we?” Global Positioning System is a worldwide radio-navigation system formed from a constellation of 24 satellites and their ground stations.The Global Positioning System (GPS) is developed by US Department of defense. GPS es el más moderno enfoque hacia la solución de una de las grandes preguntas de la historia humana "dónde estamos" Sistema de Posicionamiento Global es un sistema mundial de radionavegación se formó a partir de una constelación de 24 satélites y su terreno stations.The Sistema de Posicionamiento Global (GPS ) Es desarrollado por EE.UU. Departamento de defensa. Additional 5 more satellites are added into the constellation to make this network of 29 satellites to obtain more precise and accurate information. Más 5 adicionales se añaden a los satélites de la constelación para hacer esta red de 29 satélites para obtener más información exacta y precisa. Originally GPS was built to use for the military applications, however, the US government realising its importance for civilian use made it available for public in 1980. GPS Originalmente fue construido para el uso de las aplicaciones militares, sin embargo, el gobierno de los EE.UU. darse cuenta de su importancia para la utilización civil puesto a disposición del público en 1980. The GPS can be used free of cost for the civilian purposes. El GPS se puede utilizar libre de costo para los fines civiles.

GPS can be used for determining a basic position of object or the people on the earth, knowing the movement from one place to other place, monitoring the movement of people and things, creating maps of the world, and bringing precise timings to the world. Se puede utilizar el GPS para determinar una posición básica de la población objeto o en la tierra, conociendo el movimiento de un lugar a otro lugar, el control de la circulación de personas y cosas, la creación de mapas del mundo, y con lo que los tiempos precisos para el mundo. The current GPS consists of three major segments: space segment (SS), a control segment (CS), and a user segment (US). El GPS actual consta de tres grandes segmentos: segmento espacial (SS), un segmento de control (CS), y un segmento de usuarios (EE.UU.). The space segment is composed of the orbiting GPS satellites, or Space Vehicles (SV). El segmento espacial está formado por los satélites GPS en órbita, o Vehículos Espaciales (SV). The GPS is designed such a way that 24 SVs are always to be distributed equally among six circular orbital planes of the earth. El GPS está diseñado de tal manera que son 24 SVs siempre que se distribuirán por igual entre circular seis planos orbitales de la Tierra. The orbital planes are centered on the earth and the six planes have approximately 55° inclination and are separated by 60° right ascension of the ascending node. Los planos orbitales están centradas en la tierra y en los seis aviones tienen unos 55 ° de inclinación y están separadas por 60 ° ascensión recta del nodo ascendente.

These satellites are orbiting at an altitude of approximately 20,200 kilometers (12,600 miles or 10,900 nautical miles; orbital radius of 26,600 km (16,500 mi or 14,400 NM)). Estos satélites están en órbita a una altitud de unos 20200 kilometros (12600 millas o 10900 millas náuticas; Radio orbital de 26600 kilometros (16500 o 14400 millas NM)). Each SV makes two complete orbits each day, so it passes over the same location on Earth twice each day. Cada SV hace dos órbitas completas cada día, por lo que pasa sobre el mismo lugar en la Tierra dos veces cada día. The orbits are arranged so that at least six satellites are always within line of sight from almost anywhere on Earth. Las órbitas se organizan de modo que por lo menos seis satélites están siempre en la línea de visión desde casi cualquier lugar en la Tierra.

The orbiting paths of the satellites are monitord by US Air Force monitoring stations in Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, and Colorado Springs, Colorado, along with monitor stations operated by the National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) These mmonitoring stations are the eyes and ears of GPS and monitor satellites as they pass overhead by measuring distances to them every 1.5 seconds. Las rutas de órbita de los satélites son monitord por la Fuerza Aérea de EE.UU. estaciones de monitoreo en Hawaii, Kwajalein, la isla de Ascensión, Diego García, y Colorado Springs, Colorado, junto con estaciones de monitoreo operadas por la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial (NGA) Estas estaciones son mmonitoring Los ojos y oídos de los satélites GPS y vigilar, ya que por pasar sobre la medición de distancias para cada 1,5 segundos. This data is then smoothed using ionospheric and meteorological information and sent to Master Control Station at Colorado Springs. Esta información es luego suavizado utilizando la ionosfera y la información meteorológica y enviado a la estación de control en Colorado Springs. The ionospheric and meteorological data is needed to get more accurate delay measurements, which in turn improve location estimation. La ionosfera y datos meteorológicos que se necesita para obtener la medición más precisa demora, que a su vez mejorar la ubicación de estimación. Master control station estimates parameters describing satellites' orbit and clock performance. Master estación de control de estimaciones de parámetros que describen los satélites de órbita y el reloj de la ejecución. It also assesses health status of the satellites and determines if any re-positioning may be required. También se evalúa el estado de salud de los satélites y determina si cualquier re-posicionamiento sea necesario. This information is then returned to three uplink stations (stationed at the Ascension Island, Diego Garcia and Kwajalein monitor stations) which transmits the information to satellites. Esta información es luego regresó a tres estaciones de enlace ascendente (estacionados en la isla de Ascensión, Diego García y Kwajalein estaciones de monitoreo), que transmite la información a los satélites.

GPS receiver is the user segment of the GPS system. Receptor GPS es el segmento de usuario del sistema GPS. GPS receivers are composed of an antenna, tuned to the frequencies transmitted by the satellites, receiver-processors, and a highly-stable clock (often a crystal oscillator). Los receptores GPS se componen de una antena, sintonizados a las frecuencias de transmisión de los satélites, el receptor de los procesadores, y un reloj muy estable (a menudo un oscilador de cristal). This may be built to display location and speed information to the user. Esto puede ser construido para mostrar la ubicación y velocidad de la información al usuario. A receiver is often described by its number of channels: this signifies how many satellites it can monitor simultaneously. Un receptor es a menudo descrita por su número de canales: esto significa que el número de los satélites pueden monitorear simultáneamente. Originally limited to four or five, this has progressively increased over the years such that, as of 2006, receivers typically have between twelve and twenty channels. Originalmente se limita a cuatro o cinco, lo que ha aumentado progresivamente con los años de tal manera que, a partir de 2006, los receptores suelen tener entre doce y veinte canales.

GPS receivers can display position data to a PC or other device using the NMEA 0183 protocol. Los receptores GPS puede mostrar los datos de la posición a un PC u otro dispositivo usando el protocolo NMEA 0183. NMEA 2000 is a new and less widely adopted protocol. NMEA 2000 es un nuevo y menos protocolo adoptado ampliamente. Both are proprietary and controlled by the US-based National Marine Electronics Association. Ambos son de propiedad y controlados por los EE.UU. basada en la Asociación Nacional de Electrónica Marina. References to the NMEA protocols have been compiled from public records, allowing open source tools like gpsd to read the protocol without violating intellectual property laws. Las referencias a los protocolos NMEA se han tomado de los registros públicos, lo que permite herramientas de código abierto como gpsd a leer el protocolo sin violar las leyes de propiedad intelectual. Other proprietary protocols exist as well, such as the SiRF protocol. Otros protocolos propietarios existentes, tales como el protocolo SiRF. Receivers can interface with other devices using methods including a serial connection, USB or Bluetooth. Receptores puede interactuar con otros dispositivos mediante métodos incluyendo una conexión en serie, USB o Bluetooth.

Satellite transmits Ephemeris and Almanac Data to GPS receivers. Transmite por satélite Efemérides y Almanaque de datos a los receptores GPS. Ephemeris data contains important information about status of satellite (healthy or unhealthy), current date and time. Efemérides de datos contiene información importante acerca de la condición de satélite (saludables o no saludables), la fecha y hora actuales. This part of signal is essential for determining a position. Esta parte de la señal es esencial para determinar una posición. Almanac data tells GPS receiver where each GPS satellite should be at any time throughout the day. Almanaque de datos le dice receptor GPS donde cada satélite GPS debería ser en cualquier momento a lo largo del día. Each satellite transmits almanac data showing orbital information for that satellite and for every other satellite in the system. Cada satélite transmite datos almanaque que muestra la información orbital para ese satélite y para todos los demás satélites en el sistema.

GPS uses concept of time of arrival (TOA) of signals to determine user’s position. GPS utiliza concepto de la hora de llegada (TOA) de las señales para determinar la posición del usuario. This involves measuring the time taken for a signal at a known location to reach a user receiver. Se trata de medir el tiempo que tarda una señal en una ubicación conocida para llegar a un usuario receptor. The signals are transmitted by an emitter (satellite). Las señales son transmitidas por un emisor (por satélite). Time interval is basically signal propagation time. Intervalo de tiempo es, básicamente, el tiempo de propagación de la señal. Time interval (signal propagation time) is multiplied by speed of signal (speed of light) to obtain distance from satellite to receiver. Intervalo de tiempo (tiempo de propagación de la señal) se multiplica por la velocidad de la señal (velocidad de la luz) para obtener la distancia desde el satélite al receptor. By measuring propagation time of signals broadcast from multiple satellites at known locations, receiver can determine its position. Al medir el tiempo de propagación de las señales de difusión de múltiples satélites en lugares conocidos, el receptor puede determinar su posición.

Assuming we have precise clocks, how do we measure signal travel time? Suponiendo que hemos precisos relojes, ¿cómo medir el tiempo de viaje de señales? In order to make this measurement, the receiver and satellite both need clocks that can be synchronized down to the nanosecond. Con el fin de hacer de esta medición, el receptor de satélite y ambos necesitan relojes que se puede sincronizar hasta el nanosegundo. Accurate time measurements are required. Exacta mediciones de tiempo son requeridos. (If we are off by a thousandth of a second, at the speed of light, that translates into almost 200 miles of error) (Si estamos fuera por una milésima de segundo, a la velocidad de la luz, que se traduce en casi 200 millas de error)
To make a satellite positioning system using only synchronized clocks, it was required to have atomic clocks not only on all the satellites, but also in the receiver itself. Para hacer un sistema de posicionamiento por satélite utilizando sólo relojes sincronizados, se deben tener los relojes atómicos no sólo de todos los satélites, sino también en el propio receptor. Atomic clocks are highly accurate and precise clocks which utilize the natural vibrations found within some atoms. Relojes atómicos son muy exactos y precisos que los relojes utilizar el vibraciones naturales encontrados en el interior de algunos átomos. But atomic clocks cost somewhere between $50,000 and $100,000, which makes them too expensive for everyday consumer use. No obstante, los relojes atómicos costo entre $ 50000 y $ 100000, lo que las hace demasiado caras para uso de consumo diario.

The Global Positioning System has a clever solution to this problem. El Sistema de Posicionamiento Global tiene una ingeniosa solución a este problema. Every satellite contains an expensive atomic clock, but the receiver uses an ordinary quartz clock which it constantly resets. Cada satélite tiene un costoso reloj atómico, pero el receptor usa un reloj de cuarzo ordinario de la que se reinicia constantemente. In a nutshell, the receiver looks at incoming signals from four or more satellites and gauges its own inaccuracy. En pocas palabras, el receptor observa las señales de cuatro o más satélites y mareógrafos su propia imprecisión.

When we measure the distance to four located satellites, we can draw four spheres that all intersect at one point. Cuando se mide la distancia a cuatro satélites situados, podemos sacar cuatro esferas que se entrecruzan en todo un punto. Three spheres will intersect even if the numbers are way off, but four spheres will not intersect at one point if we measured incorrectly. Tres esferas que se entrecruzan, incluso si los números están lejos, pero cuatro esferas no se intersectan en un punto si se mide correctamente. Since the receiver makes all its distance measurements using its own built-in clock, the distances will all be proportionally incorrect. Desde el receptor hace que todas sus mediciones de distancia utilizando sus propios incorporados en el reloj, las distancias, todas serán proporcionalmente incorrecta. The receiver can easily calculate the necessary adjustment that will cause the four spheres to intersect at one point. El receptor puede calcular fácilmente el ajuste necesario que se causa a los cuatro ámbitos se entrecruzan en un punto. Based on this, it resets its clock to be in sync with the satellite's atomic clock. En base a esto, se restablece su reloj para estar en sintonía con el reloj atómico del satélite.

The receiver does this constantly whenever its on, which means it is nearly as accurate as the expensive atomic clocks in the satellites. El receptor hace esto constantemente cada vez que su sobre, lo que significa que es casi tan exacta como la costosos relojes atómicos de los satélites. The receiver can easily calculate the necessary adjustment that will cause the four spheres to intersect at one point. El receptor puede calcular fácilmente el ajuste necesario que se causa a los cuatro ámbitos se entrecruzan en un punto. Based on this, it resets its clock to be in sync with the satellite's atomic clock. En base a esto, se restablece su reloj para estar en sintonía con el reloj atómico del satélite.
The GPS receiver simply stores an almanac that tells it where every satellite should be at any given time. El receptor GPS simplemente almacena un almanaque que dice que el que cada satélite debe ser en un momento dado. Things like the pull of the moon and the sun do change the satellites' orbits very slightly. Cosas como la atracción de la luna y el sol cambian los satélites' órbitas muy ligeramente. However, the Department of Defense constantly monitors their exact positions and transmits any adjustments to all GPS receivers as part of the satellites' signals. Sin embargo, el Departamento de Defensa supervisa constantemente sus posiciones exactas y transmite a todas las posibles adaptaciones de los receptores GPS como parte de los satélites de señales.

There are two kinds of error experienced in GPS and these can be categorized as intentional and unintentional. Hay dos tipos de error experimentado en el GPS y estos pueden ser calificados como intencionales y no intencionales. Intentional errors: government can and does degrade the accuracy of GPS measurements. Intencional errores: el gobierno puede y va a degradar la precisión de las mediciones GPS. This is done to prevent hostile forces from using GPS to full accuracy. Esto se hace para evitar que las fuerzas hostiles de utilizar el GPS para la plena exactitud. Policy of inserting inaccuracies in GPS signals is called Selective Availability (SA). Políticas de inserción de las inexactitudes en las señales GPS se denomina Disponibilidad Selectiva (SA). SA was single biggest source of inaccuracy in GPS and was deactivated in 2000. SA fue mayor fuente de inexactitud en el GPS y que se desactivó en 2000.

To ward off inaccuracies due to SA or other errors, the technique called differential correction can yield accuracies within 1-5 meters, or even better, with advanced equipment. Para evitar imprecisiones debido a la SA o de otros errores, la técnica llamada corrección diferencial puede dar precisiones dentro de 1-5 metros, o aún mejor, con equipo avanzado. Differential correction requires a second GPS receiver, a base station, collecting data at a stationary position on a precisely known point. Corrección diferencial requiere un segundo receptor GPS, una estación de base, la recogida de datos en una posición fija sobre un punto conocido precisamente.

Because physical location of base station is known, a location with GPS location is determined by using satellites. Debido a la ubicación física de la estación base que se conoce, una ubicación con localización GPS se determina mediante el uso de satélites. A GPS receiver essentially determines the receiver's position on Earth. Un receptor GPS esencialmente determina la posición del receptor en la Tierra. Once the receiver makes this calculation, it can tell us the latitude, longitude and altitude of its current position. Una vez que el receptor hace de este cálculo, puede decirnos la latitud, longitud y altitud de su posición actual. To make the navigation more user-friendly, most receivers plug this raw data into map files stored in memory. Para hacer la navegación más fácil de usar, la mayoría de los receptores de este plug datos brutos en el mapa archivos almacenados en la memoria. We can use maps stored in the receiver's memory, connect the receiver to a computer that can hold more detailed maps in its memory, or simply buy a detailed map of our area and find way using the receiver's latitude and longitude readouts. Podemos usar mapas almacenados en la memoria del receptor, conectar el receptor a un ordenador que puede almacenar más mapas detallados en su memoria, o simplemente comprar un mapa detallado de nuestra zona y encontrar el camino del receptor utilizando la latitud y la longitud lecturas.

Some receivers let us download detailed maps into memory or supply detailed maps with plug-in map cartridges. Algunos receptores que nos descargar mapas detallados en la memoria o el suministro mapas detallados con plug-in mapa cartuchos. A standard GPS receiver will not only place us on a map at any particular location, but will also trace our path across a map as we move. Un receptor de GPS estándar no sólo nos colocan en un mapa en cualquier lugar determinado, sino que también traza nuestro camino a través de un mapa a medida que avanzamos. If we leave our receiver on, it can stay in constant communication with GPS satellites to see how our location is changing. Si queremos salir de nuestro receptor, que puede permanecer en constante comunicación con los satélites GPS para ver cómo está cambiando nuestra ubicación.

This is what happens in cars equipped with GPS. Esto es lo que sucede en los coches equipados con GPS. With this information and its built-in clock, the receiver can give us several pieces of valuable information: how far we've traveled, how long we've been traveling, our current speed, our average speed, a trail showing us exactly where we have traveled on the map, and the estimated time of arrival at our destination if we maintain our current speed. Con esta información y su capacidad de reloj, el receptor puede darnos varias piezas de información muy valiosa: la manera en que hemos viajado mucho, ¿cuánto tiempo hemos estado viajando, nuestra velocidad actual, nuestra velocidad media, un sendero nos muestra exactamente dónde Hemos viajado en el mapa, y la hora estimada de llegada a nuestro destino si queremos mantener nuestra velocidad actual.
Isn’t GPS amazing? GPS no es sorprendente?