Marcelo Bonavita: “Sistema de Información Geográfica (GPS) en transportes”

Una explicación detallada de esta tecnología

El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Global originalmente llamado NAVSTAR, es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) el que permite determinar en todo el mundo la posición de un receptor. El sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
La idea general detrás del funcionamiento del GPS es utilizar los satélites en el espacio como puntos de referencia para ubicaciones aquí en la tierra.  Esto se logra mediante una extremadamente exacta medición de nuestra distancia hacia al menos tres satélites, lo que nos permite "triangular" nuestra posición en cualquier parte de la tierra.  Una cuarta medición es necesaria por otra razón que veremos mas adelante.
Estas distancias se obtienen midiendo el tiempo que tarda una señal emitida por cada satélite en llegar hasta nuestro receptor de GPS, y en principio basta multiplicar estos tiempos por la velocidad de la señal para obtener la distancia. Aquí el tiempo es la clave, ya que al ser señales electromagnéticas un desvío de un segundo produciría un error de 300.000 Km. Así es que necesitamos relojes con una precisión del orden del nanosegundo (10-9 seg.) Ya que es económicamente inviable contar con un reloj de estas características en un receptor, en nuestras ecuaciones de observación tendremos que agregar a las tres incógnitas iniciales (latitud, longitud y altura) una nueva que no es más que una corrección al reloj del receptor, lo que nos lleva a necesitar la observación a un cuarto satélite.
Las limitaciones a la precisión del sistema están dadas por diversos efectos, algunos subsanables con algunas técnicas y otros no tanto. Estos efectos de degradación de la precisión se pueden resumir en:

• Retrasos de la señal producidos en la atmósfera.
• Geometría de la triangulación, cuyo efecto se describirá más adelante.
• Efectos de “multicamino” (multipath) producido porque a la antena receptora llega tanto la señal proveniente del satélite en forma directa cómo ecos de ella producidos en superficies reflectoras con algún retraso.

El primero puede ser resuelto parcialmente mediante técnicas de observación diferencial, las que exceden el alcance de la presente licitación, ya se requieren equipos en funcionamiento autónomo.

Los problemas de geometría se basan en que algunos ángulos de observación son mejores que otros. Si el receptor toma satélites que están muy juntos en el cielo, las circunferencias de intersección que definen la posición se cruzarán a ángulos con muy escasa diferencia entre sí. Esto incrementa el área gris o margen de error acerca de una posición. Si el receptor toma satélites que están ampliamente separados, las circunferencias interceptan a ángulos prácticamente rectos y ello minimiza el margen de error. Las siguientes figuras describen esto.

En la realidad suele haber mas satélites disponibles que los que el receptor GPS necesita para fijar una posición, de manera que el receptor toma algunos e ignora al resto. Para esto utiliza un principio denominado "Dilación de la Precisión", o DOP en su sigla en inglés, que es un índice que describe cuanto se magnifican los errores por motivos geométricos.

El efecto multipath, es notorio  en entornos urbanos como el área de estudio, ya este efecto deberemos sumar que por tratarse de señales de microondas, de transmisión lineal, la ocultación de los satélites por objetos sólidos como edificios, hace que aún cuando suele haber sobre el horizonte más de los mínimos 4 satélites muchas veces estos no son “visibles” para la antena. Por este motivo es que se utilizarán equipos GPS con 12 canales (es decir que pueden rastrear simultáneamente hasta 12 satélites) y tecnologías específicas para minimizar todo lo que se pueda el multipath ya pérdida de señal

Esta sumamente breve introducción al GPS permite comprender las limitaciones y alcances esperados de los equipos.

El equipo utilizado para la tarea será un GPS de 12 canales basado en arquitectura SiRFstarTM GRF1/LX, con un tiempo de adquisición de posición de aproximadamente 40 segundos para estar operativo cada vez que se enciende el equipo, y una antena de montaje externo, este elemento en conjunción con el contador de pasajeros permitirá obtener la posición geográfica del vehículo donde se están realizando los conteos con gran precisión.

Fuente:

http://www.transporte.gov.ar/intrupuba/tecnologias_gps.html