Aplicaciones civiles del GPS

APLICACIONES CIVILES DEL GPS L ui s Fe n a nd o Ma ínez, José Ignacio Mena y Josep Closa I conce p o de posicion a- mi en o global es al go m ás que un a e o luci ón en los is emas clásicos de na e- gació n. L as p ime as o - m as de na egación, me- di a n e el Sol y l as es e ll as, e an cie amen e globales pe o no e an ind ependien es de l as co ndi c ion es c li - ma ol ógicas y de isibilidad. El de eo de los es ados pode osos - EE. UU. y la Unión So ié ica- de posee un sis e- ma de na egación con in es mili a es qu e unciona a en cualquie pa e del mundo, a cualquie ho a del día y bajo cualquie co nd ición a m os é ica ll e- ó a desa o ll a la id ea de u iliza sa éli es pa a de e mina la po s ici ón de un ecep o mó il en ie a me- di a n e la medición de l as di s anci as de esos sa éli es al ece p o -como un mé odo de i ang ul ac ión cl ásico-. Con el pos e i o desa ollo de los aco n ec imi en os po lí i cos, soci a- les, econó mi cos y mili a es en el mundo -desmemb ación de los bl o- ques mili a es, c i sis econó mi cas, caída de los eg ím enes impe i a li s as y o ali a ios del Es e eu opeo, e c.-, l as a pli caciones mili a es han dado pa o a un g an núm e o de uso pací- i cos qu e nos epo an ben e icios a odos lo s usua ios de me di os de an s- po e, a in es igado es, a emp esas cons u c o as, a co mp añías pe olí e- a s, a excu sio ni s as , a ag i c ul o es . .. LUIS FERNANDO MARTíNEZ, JOSÉ IG- NAC IO MENA Y JO SEP CLOSA SO/l p oyeclis as e /l el g upo FAMR de la ETSETB , e /l la U Pe. e /l le lll as de dise so /11 el ía RADAR y SA R . J.I GNAC/O M ENA es mi e mb o de la B a/lca d'E sludiallls de /'IEEE de Ba celo ll a. 14 DESCRIPCIÓN DEL SI STEMA GPS El sis ema GPS (Globa l Posi ion in g Sys e m) consis e en un a cons el ac ión de sa éli es (en la ac u al i- dad 21 ac i os y 3 de e se a) que di unden con inuame n e un mensaje de na egación usa nd o un a secuencia de señales median e la éc ni ca de es- pec o ensanchado (s p ead sp ec um) sob e un a po ado a p ima ia (L! ) de 15 75.42 MH z y sob e una po ado a sec und a i a ( L2 ) de 1227.60 MH z. El ecep o pu ede ex ae de esa in o m a- ción el e a do que ha su ido la señal desde el sa é li e, y po a n o de e mi- na su di s ancia a é l. Comb in a nd o l as di s anci as a es sa é li es y conocie nd o sus espec i as ó bi as, el ecep o de- e mina su posición en longi ud y la i - ud . Pa a un a ij ac ión idimensional - al u a- el ece p o debe ene o a e e- encia de i e mp os, po lo que se eq ui e- en los da os de un cua o sa éli e. El GPS o ece d os ni eles de p ecisión pa a el p os icionamie n o: el se icio de posicionamien o p eci so o PPS (P ec ise Posi ion in g Sys em), di s- ponible só lo pa a usua i os a u o i zados como mili a es o emp esas qu e desa- o ll en a eas de in e és pa a los EE.UU., y el se icio es á nd a de po si- ci ona mi e n o SPS (S anda d Posi ioning Sys em) a di sposición de odos lo s usua ios s in nin guna cuo a o ca ga económica. El PPS usa un a secuenc ia pseudoalea o i a con la écnica de es- pec o ensanchado (sp ead code) de- nominado có di go P (P ecission) a un a e locidad de 10 .23 Mbpscon un pe ío- do de epe ición de 267 días, y que se cambia po mo i os de segu idad cada seman a. Po su pa e el SPS usa am- bién un a secuencia pse ud oalea o i a media n e espec o ensanchado, pe o de adquisición poco p ecisa C/A (Coa se Adq uisi ion) a un a e loci- d ad de 1.023 Mbp s, con un pe íodo de epe i ción de I ms -señal, po an o, mu cho m ás ácil de adqui i - , y qu e s i e pa a qu e los usua i os a u o izados enganchen con el có di - go P. L os ecep o es G PS come - cial es pa a uso no mili a se s i e n únicamen e de es e códi go C/ A pa a consegui el posicionamien o, con lo que la p ecisión es un as 10 eces meno qu e la p opo cionada po el códi go P. o obs a n e, es a p ec i- sión es mu cho mayo de la qu e se p e ió en el diseño o i ginal, po lo qu e el Depa ame n o de De ensa (0 00 ) de los EE .U . de e minó in - o du c i un a deg adación in enci o- nada en el sis ema (Se l ec i 'e A ailahi li ') pa a que los usua i os qu e u se n el códi go C/A no pu edan o b ene p ec isiones an bu en as y pu edan ap o echa l as pa a a e n a con a la segu id ad nacional. Sin emba go, dada la co mp e encia del sis ema GLONASS so ié i co, qu e no in co po a es a limi ación. y el cambio en la es u c u a mili a y polí ica de bl oq ues mundial -con la subsi gu ien e desapa ición de ene- mi gos po enciales pa a el paí s- se p e é una u u a desapa ición de es a deg adación. En la ac ualidad el código P es ya bien con oc id o y documen ado, po lo que el 0 00 es á desa ollando un nue o código ll amado Y que lo sus i u ya. Cada sa éli e GPS ans mi e un único códi go C/A se leccionado en e un a am ili a de 1023 códigos B URAN °6 DICI EMBRE 1 995 ERRO<ES EN L03 SIST E ll S GPS CI) e Qj E pa ón pa a minimiza la in e e en- cia en e señales de los sa éli es y p opo ciona así un a mejo adquis i- ción de la señal po el usua io además de un a id en i icación posi i a del sa- éli e que es á emi iendo. Modulando la po ado a LI en BPSK (Bil7a y Ph ase 5hi l Key) a supe pues o (suma mód uI 0-2) en paque es de 1500 bi s y a un a elocidad de 50 bps el código CI A y un mensaje de na egac ión que con iene in o mación so b e: el es ado del sa éli e, el HOW ( Hand o e W o d) usado pa a pasa del có d i go CI A al P, la co ección de las de i as del eloj del sa éli e y pa áme os o bi ales o e emé id es, pa áme os pa a co egi los e a dos de p opagación a a és de la ionos e a, y posiciones ap oxi- madas' (almanaque) y es ado de od os los demás sa éli es de la cons e lación. El ecep o GPS del usua io ex ae la secuencia del códi go de la señal cO IT elando es a úl ima con una secu e ncia ge n e ada in e namen e , educiendo así el ancho de banda de la señal has a los 50 Hz de ancho de banda de la in o mación. El ecep o demodula en onces la señal BPSK pa a ob ene los da os del mensaje. AP LIC AC IO NES CIVIL ES DEL SISTEMA NAVSTAR GPS Aplicaciones ma ina s: a egación de p ecisió n: na egación cos e a, en pue os y en ías lu iales Explo ación y explo ación de yacimie n os de combus ibles ósiles: IJ elojes • á i as o i os e a o qJOS e a · ece Xa o mJ icaTino D ~I.AI.EiI<il. inspecciones hid og á icas, econo- cimien o de obje i os, in specciones sís mica s, con encionales y i- dimensionales, co n ol de la lo ca li za- ción del yacimien o y de los conduc- os de ex acción. R eco noc imien o de ex - ca acione s: e i icación de es uc u- as Posicionamien o de di sposi i- os acús icos Posiciona mi en o de ba cos de p ospección Rea li zación de mapas: azado de depósi os, posicionamien o de las pl a a o mas de p ospección yexca a - ción, loca li zación de emp laza mi en- os Oceanog a ía ci il: medidas de co i en es oceánicas, geología ma i - na, geo ísi ca Mine ía p o unda en el océan o: azado de mapas de ondos ma inos Reconocimien o hid og á ico: localización de bancos de peces, loca- li zación de pelig os pa a la na ega- ción In gen ie í a de cos as y ca na- l es : d agado de l echos cos e os y lu iales, co n s ucción de om- peolas y mu o s de con enc i ón, dis eño de pue o s, man e nimien- o de pue os Aplicacione s aé ea s y e es- e s: Aé eas : n a egación en á eas emo as , guiado de helicóp e o s, gu iad o de a ione a s pa a ap li ca- ciones ag íco las, ap ox imaci ones • B RA NCA D' Es TUDIANTS DE L' IEEE DE B AR CE LO NA de p eci sión, a e izajes (con GPS di e encial) Posicionamien o y na egación e es e : ehículo p i ados, lo as de camiones, axis y a u ob use . ehí- culos de al amen o. bombe o. poli- cía y ambulancias, econocimien o en gene al LIMITACIONES DEL SISTEMA Y SOL ClONES AL TERNA TI- VAS El Sis ema de Posicionamien o Global p opo ciona un a in o mación muy buena sob e nu es a localización en las coo denadas de longi ud y de la i ud, y bas an e buena en la al u a. Co n el có digo P se alcanzan unos e o es meno es de 3 m. en alo medio y con el C/A se pod ían alcan- za e o es e menos de 10 m. si no ue a po la deg adación añadi da que p o oca una p ec isión de a ias dece- nas de me os. Es as p ecisiones, a un - que su icien es pa a muchas de las aplicaciones del GPS como las de na egación oceánica, no bas a pa a usos más c í icos, como po ejemplo la ap oximación a pi s a y el a e izaje de un a ión en co ndiciones de isibi- lidad muy de icien e, o la s de loca li - zación de ube ías de pe o ación y ex acción de bolsas de gas o pe óleo en el ondo ma ino, en un caso po gue un e o de menos de un me o pod ía ene consecuencias unes as pa a lo s pasaje os y en el o o po que des ia- ciones de decena s de cen íme os cau- san pé didas de mi 1I0nes de dóla es. Es as imp ecisiones es án causadas po : e o es de los sa éli es en la medición del iempo; e o es po p o- pagación a a és de la a mós e a; e o mul ica min o po e lexiones de la señal en obs ucciones locales an- es de ll ega a la an ena del ecep o ; e o del ecep o : de sus elojes o de uid o in e n o; e o es p o la ela i idad: dila ación empo al de- bida a la eloc id ad del sa éli e y co n- lI"acción empo al debida a la di e e n- cia de campo g a i a o i o -la domi- nan e-; disponibilidad selec i a: mu- cho peo que cua lqui e a de las uen es na u ales de e o es el e o i n enc io- nado apo ado p o el DoD de los EE.UU. És e p o oca que si ep ese n- á amos las dis in as posiciones que da ía un ecep o es aciona io en di- 15 e en es ins an es, e íamos cómo di aga ían en un cí culo de unos 100 me os de adio. Pa a consegui mejo es p eci- siones u iliza emos una modi icación del GPS, el DGPS o GPS Di e encial. Es e sis ema equie e un ecep o GPS localizado en una posición conocida con muy buena p ecisión y ce cano a la zona donde se hagan las medidas, ípicamen e un á ea de a ios cien os de kilóme os cuad ados. El ecep o ijo calcula su posición según las se- ñales que ecibe del sa éli e y la com- pa a con su posición exac a. En on- ces en ía a los demás ecep o es de la zona los é minos de co ección pa a que los u ilicen en sus p opias medi- ciones pa a ob ene una localización más p ecisa. Con es e sis ema se al- canzan p ecisiones de 2 ó 3 me os e incluso mejo es pa a ecep o es es á- icos. O o g an a ance en la ecnolo- gía GPS es el uso de las ansmisiones de la ase de la po ado a como un medio pa a la de e minación de la posición. Median e la écnica de di e- encia de ase se alcanzan p ecisiones del o den de cen íme os y, bajo cie - as ci cuns ancias, milíme os. Dos ecep o es eciben simul áneamen e las señales de los mismos sa éli es, omando medidas de la ase de las señales que les llegan. Res ando las medidas en e pa es de ecep o es se eliminan del p oceso ma emá ico del cálculo de la posición odos los e o- es debidos a elojes. Se puede inclu- so con a el núme o de ciclos de po - ado a has a los sa éli es. Has a e- cien emen e la ambigüedad en la de- e minación del núme o de ciclos de po ado a eque ía pa a su solución écnicas de campo muy cuidadosas que implicaban ho as de ecopilación es á ica de da os y su pos e io p oce- samien o. Es a o ma de GPS se de- nomina GPS de ase de po ado a. No obs an e, es as écnicas son muy es- pecializadas y han a aído p incipal- men e a usua ios de la comunidad opog á ica. RECEPTORES GPS En los úl imos años se ha p o- ducido una a alancha de ecep o es GPS en el me cado; de odos modos podemos di idi los en dos g andes 16 g upos: a) Recep o es con inuos: se sin- onizan simul áneamen e con a ios sa éli es, como mínimo cua o. b) Recep o es discon inuos: an sin onizando los di e en es sa éli es de modo al e na i o, con mayo o meno apidez dependiendo del mo- delo. Todos los ecep o es GPS u ili- zan in o mación p oceden e de, po lo menos, es sa éli es. Los modelos más simples disponen de un solo ca- nal y an pasando de un sa éli e al o o e eniendo la in o mación eci- bida de cada uno de ellos. Se a a de apa a os ela i amen e económicos que consumen poca co ien e, pe o po con a no nos p opo cionan la si uación de mane a ins an ánea y su p ecisión no es an al a como la de los que sin onizan a ios sa éli es a la ez. Los ecep o es múl iplex am- bién u ilizan un solo canal, pe o a- bajan a mayo elocidad y son más p ecisos que los an e io es, aunque su p ecio es más ele ado, llegando a alcanza el de un ecep o de dos canales. Teniendo en cuen a odo lo an- e io y que, además, hay ecep o es GPS ijos y po á iles, el abanico don- de elegi esul a muy amplio y me ece un es udio a en o an es de decidimos po uno u o o modelo. A í ulo de ejemplo, y eniendo en cuen a las a iaciones a la baja de los p ecios con o me a anzan los meses, pode- mos encon a ecep o es GPS po á- iles desde unas 60 o 70 mil pese as has a las 150 mil, y ecep o es de p ecisión ijos cuyos p ecios alcan- zan a ios millones de pese as, con consumos que an desde los 100 mA. has a las decenas de ampe ios. Pa a su pues a en ma cha los p ime os equie en desde uno a 17 minu os, mien as que pa a de e mina la si- uación necesi an en omo al minu o. GPS APLICADO AL TRÁFICO AÉREO Aunque el uso de sa éli es pa a el con ol del á ico aé eo se empezó ya a conside a en los años 70, po pa e de la Fede al A ia ion Adminis a ion (FAA), en la ac uali- dad los sis emas de na egación adi- cionales (VOR -Ve yHighF equency Omnidi ec ional Range, DME - Dis ance Measu ing Equipmen , NDB -Non Di ec ional Bacon) y los de ayuda al a e izaje y ap oximación a pis a (lLS -Ins umen al Landing Sys em, MLS -Mic owa e Landing Sys em) aún son los dominan es en odo el mundo. Los sis emas de na egación po sa éli e, en e los que cabe ci a el TRANSIT y los de posicionamien o global NA VST AR GPS yGLONASS, a en ajan a los an e io es en cobe u- a y en el meno cos e de sus ecep o- es, lo cual pe mi e su ápida implan- ación. Sin emba go, el GPS sólo p opo ciona una p ecisión en la posi- ción su icien e pa a la na egación, po 10 que en a e izajes y ap oxima- ciones a pis a es necesa io el uso del GPS di e encial pa a con a es a los e o es que in oduce la Disponi- bilidad Selec i a, ya comen ados. Pa a ello se u ilizan los denominados pseudosa éli es, es aciones e enas que eciben y ansmi en señales com- pa ibles y sinc onizadas con las de los sa éli es GPS, además de ansmi i las co ecciones de GPS di e encial, mejo ando con odo ello la p ecisión del posicionamien o (la denominada GDOP) en un á ea local. INCONVENIENTES DEL GPS EN LA AVIACIÓN CIVIL De los e o es ya comen ados, los c í icos en es a aplicación son la Disponibilidad Selec i a (Selec i e A ailabili y), un mal uncionamien- o empo al de los sa éli es y e o es en la in eg idad de la señal. Disponibilidad Selec i a: Como ya hemos comen ado, la DS deg ada las e emé ides que ansmi- en los sa éli es y su calib ación, limi- ando la p ecisión de la posición pa a usua ios ci iles a 100 me os de a- dio, en el plano ho izon al. Sin la p esencia de DS se con- siguen p ecisiones de 20 a 40 me os pa a usua ios ci iles, lo cual aún es insu icien e pa a el a e izaje. Se debe, po an o, ecu i al GPS di e encial. Mal uncionamien o empo- al en algún sa éli e: Impo an e cuando se exige conoce posición en 3D y de e minación de elocidad, pa a lo cual se equie e ene isibles (5 g ados po encima del ho izon e) a BURAN N°6 DICIEMBRE 1995 4 sa éli es de la cons elación. In eg idad de la señal: Los allos en la señal se de ec an a de pa a es a aplicación (15 a 20 minu- os) y se co igen has a en 1 ho a. Es p e e ible moni o iza los sa éli es uno a uno y con ola el es ado de cada uno con un enlace de da os. NAVEGACIÓN En u a: Se exigen 500 me- os en p ecisión la e al. Pueden com- bina se los sa éli es GPS con uno geosínc ono y una es ación de ie- a, que ansmi a señales GPS ha- cia el geosínc ono. És e las e ans- mi e hacia oda su zona de cobe u- a. Así se dispone de un enlace de da os pa a conoce si se ecibe señal co ec a, además de dispone de una medida de la dis ancia en el sen ido in e so, pa a sabe si el sa éli e GPS unciona co ec amen e. Las señales GPS se moni o izan po una ed de 4 a 6 es aciones de calib ación. Una es a- ción cen al ecoge los da os y los e ansmi e a los dis in os usua ios que los p ecisen. El sa éli e geoes aciona io úni- pue o, siemp e con isibilidad di ec a y cumpliendo cie as es icciones po in e e encias, pudiéndose usa pa a a ias pis as. Su posición de e mina la VDOP, es deci , la p ecisión de la posición en la di ección e ical. Como ya se ha comen ado en la na egación en u a, el uso de sa éli es geoes aciona ios pe mi e disemina la in o mación de mane a global, a ma- yo núme o de na es, p opo ciona una sinc onización más p ecisa y diagnós- icos en iempo eal. Con es e mé odo los a iones anmi i ían su posición y elocidad a los sa éli es geosínc onos, que la en- ia ían a ie a, donde desde la es a- ción de con ol se end ían los da os de odos ellos pe manen emen e y usa ía los mismos enlaces pa a igilancia, ins ucciones de a e izaje, e c. Se de- be ía dispone , no obs an e, de un g an ancho de banda y una ele ada po encia de anmisión pe o se educi ía el p o- blema de los desplazamien os dopple en los ecep o es y los ángulos de i- sión de los sa éli es geosínc onos son cons an es, con las en ajas que es o epo a en su seguimien o. camen e ac úa como epe ido de la RECEPTORES GPS PARA AVIA- in ó mación de eloj y e emé ides CIÓN CIVIL que se ansmi en desde ie a. Su Se debe equipa a los a iones peso es bajo y po an o ba a o de con dos an enas y dos on -ends pa a lanza . ecibi señales de sa éli es y Ap oximación a pis a: Con pseudosa éli es. Los ecep o es deben el mismo sis ema an e io pe o con se de ipo mul icanal, con un canal un p oceso de co ección mayo y po cada uno de los 4 mejo es sa éli es una moni o ización de la señal más~ isibles en cada ins an e, o o pa a exigen e se consigue una p ecisión adqui i nue os sa éli es isibles, o o la e al de 100 me os. pa a las co ecciones di e enciales, y Ap oximación a pis a con o o más pa a ecibi in o mación so- al a p ecisión: Incluyendo dos b e la in eg idad de la señal. Se pueden pseudosa éli es ce canos al ae opue - implemen a con un solo mic o- o, con una cons elación de 18 sa é- p ocesado enganchando la señal más li es y Disponibilidad Selec i a, se ápidamen e que con el seguimien o consigue una p ecisión e ical me- mul iplexado o secuencial, aunque jo que en el caso an e io , casi cap a ía más uido. su icien e pa a cumpli con las exi- gencias de la FAA. Un pseudosa éli e puede moni o iza odos los sa éli es GPS isibles, ac ua como si ue a uno más de ellos, emi iendo la misma señal, y en ia co ecciones DGPS (GPS Di e encial) pa a elimina e o es. Así se ob iene una mayo p ecisión en el á ea local. Se pueden si ua a a ios kilóme os del ae o- DGPS EN A VIACIÓN CIVIL Con el GPS Di e encial se consi- guen p ecisiones has a de cen íme os pa a aplicaciones es aciona ias. Pa a los mó iles, con g andes acele aciones y que p ecisen ecibi la in o mación muy ápidamen e, el sis ema aún no sa is ace las exigencias de las no ma- i as in e nacionales dic adas po la OACI (O ganización In e nacional • BRANCA D'ESTUDIANTS DE L'IEEE DE BARCELONA pa a la A iación Ci il). Sin emba go, el u u o de las ayudas pa a la na ega- ción en a iación ci il pasa po apli- ca lo, ya sea median e la ins alación de múl iples es aciones e enas, ya in eg adas con o o sis ema. Como ya hemos dicho, las co- ecciones de GPS di e encial las anmi en los pseudosa éli es, que se pueden ins ala ce ca o lejos del e- cep o de e e encia. Si es án ce ca, ambos compa en an ena, pe mi ien- do su au ocalib ación, y si no el ecep- o de e e encia debe en ia las co- ecciones al pseudosa éli e, el cual se au o co ige pa a sinc oniza se con el ecep o . El pseudosa éli e puede en onces anmi i esas co ecciones modulándolas sob e las señales GPS. Si solamen e se dispone de un pseudosa éli e en la egión local es p e e ible coloca los jun os pa a e- ne isión di ec a de ambos. Si se dispone de más de uno, el ecep o se puede coloca lejos pe o común a ambos, pa a ene una sola uen e de sinc onización. Pa a isión di ec a se puede ene el ecep o inco po ado a uno de los pseudosa éli es y así los es an es pueden se monocanal. INTEGRACIÓN DEL GPS CON OTROS SISTEMAS GPS s. GLONASS: GLONASS (Global Na iga ion Sa elli e Sys em) es el sis ema uso de na egación po sa éli e. Se p esen ó en 1982 p opo cionando p ecisión de 100 me os aunque p uebas pos e io- es demos a on que la p ecisión e a mejo que la p e is a. Aunque po si solo ampoco p opo ciona una p eci- sión su icien e pa a a iación ci il en oda la supe icie del globo, o ganis- mos como la ESA o INMARSAT es án es udiando su in eg ación pa a consegui la. El p incipal p oblema es la implemen ación de un ecep o que incluya ambos sis emas pues p esen- an no ables di e encias. Po ejemplo las señales ansmi idas: las e emé i- des del NAVSTAR son pa áme os geomé icos y angula es mien as que los del GLONASS in o man de la posición, elocidad en 3D y acele a- ción. También son di e en es las e e- encias de iempo, omándolas de la UTC (Uni e sal Time Coo dina ion) 17 y de la ho a de Moscú espec i amen- e. A pe a de odo. i mas como Magna ox. El Ins i u o Ru so de R adiona egación y Tiempo y Ae oda a en Aleman ia ya i enen en el me cado ece p o es in eg ando a m- bos sis ema . Se han ealizado es s de uelo que demos a on que GLO ASS da mejo esul ado en la di sponibilidad y la geome ía en alg un as á eas del globo como Eu opa y Amé ica del No e. pa adójicame n e. NA YSTAR e co mp o a mejo en la egiones ec ua o i al es debido a la p opia dis i- bu ción de los sa é li e. Dada la al a de exac i ud en la p os ición en el DG PS . pa ece se que una in eg ac ión de a mb os sis e ma s es la opción má s á- lid a en a i ac ión ci il. GPS in eg ado con un sis e- ma ine cial: Como hemos come n a- do , el DGPS no consigue simul ánea- men e los equis i os exig id os pa a sis em as de a e izaje ( p ec isió n, in - e g idad y un ciona mi e n o con inuo). Es o se debe al e nm asca a mi e n o m o- me n áneo o al a ll o de alg ún sa éli e o en ma ni ob as con acele acione s. Se ha comp obado con es udi os eó icos que la in eg ac ión del GPS con un sis e ma in e cial p opo cion a- ía un a p ecisión en la po sición con s- a n e, dando e sul ados an bu enos como al usa l LS o MLS. Ambos sis em as son dual es en su unci o na - mi en o: mi en as el in e cial, con g i óscopos y acele óme o s, ac umula e o es a la go pl azo pe o da la in o - m ac ión ápidame n e, el DGPS pu ede ga a n i za u ! a p ecio ión dada a la go pl azo. Los es udios eó icos han s id o co obo ados po es s de uel os in - co po a nd o el INLS (/l1l eg a led Na iga ioll & L andin8 Sy slem). El DGPS asegu a un a p ecisión de I me o, mi en as un il ad ode Ka lm an de ec a y elimina e o es a co o pla- zo, deb id os al sis ema in e cia l. qu e aseg u a po su pa e con inuid ad de u ncionamie n o. PORTABILIDAD Y EXCU RSIO- NISMO Con la apa ición de ecep o e s de ba jo peso y o lumen. a l ame n e po á il es (s in ol ida la e du cción de su p eci o) el u so del GPS se ha ex en- 18 dido a exc u sio ni s a s. cazado e s y alpinis as. Su u ilidad se cen a en aumen a su segu idad en e enos descon oc id o ya que su posición pu e- de e de e minada de o ma á id a y e cisa. inclu so en condicione ad e - sas de baj a isibilid ad como niebla. ni e e o ausencia de lu z al a . En 1 99 1 apa ece un ecep o de Sony de cua o canal es con un pe so de 0. 68 K g. Y un p ecio de . 1 395 con el que pu eden calc ul a se di s anci as desde la po . ición inicial a des ino y el cu al es capaz de mos a en pan a ll a el camino eco id o. Pos e i o m e n e apa ecen o os ecep o es de cinco canales ( eco de- mos qu e es e úl imo canal se u ili za co mo bu sca del siguien e sa é li e del i ales» de e híc ul o ... y como n o. de g ui a nos median e símbolos en pan- all as de c is al líquido o oz iendo capaz de elegi u a al e na i a . has- a llega al des ino in oducido e iame n e po el conduc o . La un ción del GPS consis e en de ec a la po sición del e hícu- lo. la cual se p ocesa en el o d ena- do de a bo d o y se compa a con un mapa elec ó ni co ubicado en me- mo i a. O as aplicaciones de i adas del posicionamien o de e hí cu lo son: -Mo ni a i zación cons an e del a u omó il a pa i de la posición o e- c id a po el ece p o . Sa éli e del sis e ma G PS (Global P os i ioning S ys em) que se end án que ecibi da o s) que se co mb inan con o denado es po á- i les. Es e es el caso del modelo 95 LX Palm op de H ew le -Packa d. LOCALIZACI ÓN Y GU I ADO DE A TOMÓY IL ES El sis ema GPS se e nm a ca den o del I. Y. H .S . (lnl e lli ge l11 Ve hi c e Hi ghway S s lem ), un au o- mó il capaz de iden i ica al usua io. acl ima a el hab i ác ulo a la empe a- u a deseada. p opo ciona comuni- cación con el ex e i o media e ele o- nía mó il , in o ma me di an e sín e- sis de oz ace ca de l as «cons an es -Sis emas de co n o l de e h í- c ul os l os cual es in c lu yen. a pa i de lo s da os GPS p ocesados alguna in - dicaci ón isual o audi i a, como po ejemplo el aj us e au omá i co de la e loc id ad en caso de de ec a se e l o- cidades demasiado a l as. -Adminis ación de l as u as: Se in c lu ye n aquÍ l as decisiones oma- das po el o denado de na egación a l es co mo camino a segui . indica- ciones de d i ección an e c uces con- l ic i os. e c . an o en si uaciones no males como e en uales ( mal i em- po. a ico conges i onado). Se equie- e eci bi cons an emen e. además de B URAN N° 6 DICIEMBRE 1 995 la posición del ehículo, in o mación ela i a al es ado del á ico,disposi- ción de mapas elec ónicos y un in e - ace con el conduc o que sea capaz de da las ins ucciones opo unas sin dis ae su a ención po lo que, en gene al, se han p e e ido los sin e izado es de oz a las indicacio- nes g á icas en un L.C.D. -Adminis ación de las lo as: Median e mapas, bases de da os y algo i mos de op imización de u as se busca inc emen a la p oduc i i- dad de una lo a de au omó iles, e- duci iempos de espe a,e c. La na egación en au omó iles es á basada undamen almen e en dead- eckoning y map-ma ching; en ambas écnicas el sis ema GPS es undamen al pa a ob ene la posición base y oma las medidas opo unas. Dead- eckoning consis e en de e mina la posición a pa i de un pun o inicial de g an exac i ud e in e- g ando sucesi as medidas de posi- ción en la di ección en la que se di ige el mó il. Los sis emas adicionales de dead- eckoning de basan en con a gi os de las uedas y de e mina la di ección a pa i de una b újula elec ónica y ienen como g an incon- enien e la acumulación de e o es. Con el GPS es a posición es cons an- emen e de e minada y se ob ienen e o es po debajo de los 50m. si se usa el código CIA. Sin emba go el incon enien e del GPS se p oduce cuando se ci cula po ciudad, conde los edi icios p oducen discon inuidades en la ecepción del señal con lo que es necesa io comple- men a es e sis ema con o o clásico pa a aplicaciones donde la moni o ización cons an e sea c í ica. El map-ma ching exige, p i- me o, una g an p ecisión en cuan o a posicionamien o y segundo la dispo- nibilidad de mapas de ca e e as digi alizados en memo ia. En es e sen ido, dicha exigencia ha supues o un g an impac o en el campo de la ca og a ía en el que han apa ecido los nue os mapas en CD-ROM. En el map-ma ching se com- pa a la u a azada po el ehículo con los mapas de ca e e as en me- mo ia: así se asocian cons an emen e ca ac e ís icas ma eIllá icas ( ec o di ección, posiciones ... ) de la ayec- o ia del au omó il con aquellas aso- ciadas a la base de da os del mapa digi al al igual que un conduc o lo ha ía en e los luga es obse ados y las ca ac e ís icas dibujadas en el mapa. Po o a pa e, aunque la p e- cisión del GPS jun o con los algo i mos de pos p ocesado es gene- almen e su icien e, es necesa io inc emen a la en algunas aplicacio- nes de map-ma ching, empleando el GPS di e encial. Las p opues as pa a el en io de la in o mación co ec o a del DGPS son: -el uso del sis ema eu opeo RDS, que pe mi e comunicación unidi eccional a a és de un canal digi al adyacen e a los canales de FM, median e la modulación de una subpo ado a. -el uso del es ánda d eu opeo GSM pa a ele onía mó il celula , a a és de alguno de sus canales de señalización. -el es ánda d Mobi ex pa a el en io de paque es de in o mación a mó iles. Sin emba go la u ilización de es e sis ema GPS di e encial en g an- des á eas puede esul a inú il si se con i ma la p opues a de, pa a el año 2000 y po azones come ciales, no in e e i sob e el código CI A me- dian e la Selec i e A ailabili y, o de da lib e acceso al código P, debido al g an d~ollo log ado po el GPS. En cuan o al me cado exis en- e, en 1991 Japón endió unos 280.000 sis emas, in eg ados como una pa e más del au omó il, la mayo ía ins a- lados en modelos de la gama al a de Toyo a, Nissan, Mazda, Mi subishi y Honda; mien as que el núme o de sis emas endidos en Eu opa y EE. Uu. conjun amen e no llegó a 24.000. En es e sen ido cabe des aca el sis ema Elec o-Mul i isión de Toyo a (1994) que mues a la posi- ción en un moni o de c is al líquido a colo , po el que ambién se posibi- li a la ecepción de emisiones de TV. y que, además es capaz de calcula la u a a un des ino mos ándola en pan alla, y median e oz sin e izada guia al conduc o (incluso se mues- an imágenes de la pa e ase a del • BRANCA D'ESTUDIANTS DE L'IEEE DE BARCELONA coche omadas po una mic o-cáma- a ex e io ). En EE. UU. Ch ysle desa o- lló en 1991 una unidad expe imen al basado en GPS (CLASS) que se ayu- daba de odóme o y b újula en caso de pé dida del sa éli e. El p oyec o CLASS se espe a que es é acabado pa a mediados de 1996 y su cos e en el me cado se á en e 1.500 y 2.000 dóla es. O os sis emas desa ollados son el Ai-NET de Alpine Elec onics o Ame ica Inc. que usa conjun a- men e módulos de econocimien o y sín esis de oz con el sis ema de audio del coche, mien as que un lec o CD puede lee indi e en emen e o bien música o bien mapas CD-ROM; su p ecio onda los 2.000 dóla es. En Eu opa el p ime sis ema que apa eció en el me cado ue el T a elpilo desa ollado po Blaupunk de Bosch, con la implan- ación inicial únicamen e en F ancia, Alemania y Holanda. En el sis ema el conduc o iene disponibles una se ie de menus seleccionables media e bo- ones en una pan alla LCD. Seleccio- nando el con ol de na egación se p esen an en pan alla una se ie de indicaciones g á icas que nos an conduciendo a a és de la mejo u a calculada, a la ez que la oz del o denado in o ma, ins an es an es de los c uces, cuando se debe gi a . Si el conduc o no sigue las indicacio- nes del o denado , és e ecalcula la mejo u a pa a llega al des ino. LOCALIZACIÓN DE TRENES El GPS se ha expe imen a- do ambién en el seguimien o de enes; en es e sen ido cabe des- aca el sis ema ARES, expe i- men ado po Bu ling on No he n Rail oad Co. A a és de un pe- queña an ena, el ecep o Na co e, u ilizando el código CI A, de e mina la posición, eloci- dad y iempo, in o mación que es mos ada en una pan alla CRT an o a bo do del en como en el cen o de ope aciones a a és de un enlace digi al de RF. Así con ARES se ob iene una g an p eci- sión, con lo que se pe mi i ía a a és del enlace con ola el en au omá icamen e y moni o iza , ia adio, y en la es ación de con ol, el 19 es ado de la locomo o a median e a ios enso es ins alados en és a. NÁUTICA Lo ecep o es GPS se han in alado has a el momen o en mu- chos ca gue os, pe ole os y ba cos de pasaje os ansoceá ni cos, pe o se e pe a que con el descenso de los p ecios de los sis emas GPS menos so is icados su uso se ex i enda hacia el g an me cado que suponen las em- ba caciones de ec eo. CONCLUSIONES Si la indus ia es capaz de c ea me jo es e nl aces co n o as ec nologías: co muni cac iones. ba- ses de da os, p ocesa mien o de la in o m ació n, se n so es ísicos , isua li zado es el ec ó ni cos , e c. pa a exp lo a odo el po encial del GPS , es ab l ece es ánda es cla os y mé od os de es uni ica- do s pa a e a lu a el co mpo a- mi en o del ha d wa e y el so - wa e de l os e quipo s de odas las lín eas de p oduc o s y de seg ui ebaja ndo el p ec io de es os equi- p os el u u o que espe a a es e sis e ma es muy p ome edo : en 1 99 1 las en as de ecep o es G PS epo a on un os 70 mi 11 0- n es de dóla e s, y se es pe a que pa a 1 996 aumen en ha s a los 1.200 mill ones de dóla es. La s ap li cac iones de es e sis- ema ayuda án a educi las dis- ancias en e las pe sonas, an o po hace l os iajes más ápidos, sencillos y se..g u os, como po en- seña indi ec amen e a la ge n e que odos somos ec in os globales. La ciencia, la indus ia y millones de usua i os indi iduales se bene- icia án eno m emen e del de sa o ll o del GPS. BIBLIOGRAFÍA BROQUETAS IB A RS , A. y ELÍAS F STÉ, A.: R adi o localilz ac i ó, Inl ensi icació: T an sp a encie s de Radiona egació, CP ET , 1995 DAHER, j. k. el a l. : An E a lu a li on o lhe Radio F equency Suscep i bi l y o Co mm e cia l GPS R ece i e s, I EEE Ae ospace and Elec / onic Syslems Ma - gazine, OC lOb e 1994 20 AC KR OYD. N. Y LORIMER. R.: Gl o- bal N a iga li on. A GPS Use ' s Guide. L/oyd's o Lo ndon P ess LTD .. 1990 HUR N. J .: GPS Di e en cial explicado cla ame n e. T i lll ble Na ·igalion. 1 993 VIEWEG. S. y LECHI ER. W. : A GPSI GLO ASSIINS Tesl P og a mo IEEE Ae ospace and El ec onic S YS lems Ma- ga~ in e. Jul 1994 PARKINSON. B. W. : GPS Accu acy and R eli abili y Imp o ed Wilh Pseudoliles, Mi c o wa e S ys lems N ews , NO l' e mb e 1 984 FIGUERAS. M .: GPS. un g an paso al u u o , Ná llli ca, 1 99 1 STANSE LL . T. A. 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