GPS

El Sistema de Posicionamiento Global( GPS; en, Global Positioning System ), y originalmente NAVSTAR GPS, es un sistema que permite determinar en toda lala posición de cualquier objeto (una persona, un vehículo) con una precisión de hasta centímetros (si se usa GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y empleado por el, y hoy en día es propiedad de la. Para determinar su posición, un usuario utiliza cuatro o bien más satélites y usa la.

El GPS funciona a través de una red de como mínimo 24 satélites en órbita sobre el planeta Tierra, a más o menos 20.000 km de altura, con órbitas distribuidas para que en todo momento haya al menos 4 satélites visibles en cualquier punto de la tierra. Cuando se desea determinar la posición tridimensional, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas señales señalando la identificación y hora del reloj de cada uno de ellos, además de información sobre la constelación. Con base en estas señales, el aparato sincroniza su reloj con el tiempo del sistema GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal forma mide la distancia al satélite. A través de el método de trilateración inversa, computa su propia posición. Se calcula también con una gran precisión en el tiempo, basado en los relojes atómicos a bordo cada uno de ellos de los satélites y en el segmento terreno de GPS.

La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado, ahora gestionado por la.

Ladesarrolló el. Ende  la , propietaria del sistema, informó que elcomenzó sus operaciones y que los satélites ya envían información de posicionamiento, navegación y determinación de la hora a usuarios de todo el mundo.

La República Popular China está implementando su sistema de navegación, el llamado, que está previsto que cuente con doce y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para dos mil veinte, ya de manera plena operativo deberá contar con treinta satélites. En diciembre de dos mil doce tenían 14 satélites en órbita. ^{[ ]}

En la década de mil novecientos sesenta, el sistema de navegación terrestre OMEGA, basado en la comparación de fase de las señales emitidas desde pares de estaciones terrestres, se convirtió en el primer sistema mundial de radio de navegación. Las restricciones de estos sistemas impulsaron la necesidad de una solución de navegación más universal con más precisión.

Laaplicó esta tecnología de navegación utilizando satélites para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas observaciones de posiciones actualizadas y precisas. El sistema debía cumplir los requisitos de globalidad, abarcando toda la superficie del globo; continuidad, funcionamiento progresivo sin afectarle las condiciones atmosféricas; altamente dinámico, para permitir su empleo en aviación y precisión. Esto llevó a generar diferentes experimentos como ely el sistema 621B en desiertos simulando diferentes comportamientos.

Así surgió el sistema, que quedó operativo en, y haciaestuvo disponible, además, para uso comercial militar. TRANSIT estaba constituido por unade seis satélites enbaja, a una altitud de 1074 km. Tal configuración conseguía una cobertura mundial, mas no incesante. La posibilidad de posicionarse era intermitente, pudiéndose acceder a los satélites cada 1,5 horas. El cálculo de la posición requería estar siguiendo al satélite durante 15 minutos de forma continua.

En 1967, la O bien.S. Navy desarrolló el satélite, que demostró la viabilidad de poner relojes precisos al espacio, una tecnología requerida por el GPS.

Posteriormente, en esa década y merced al desarrollo de los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites, portando cada uno de ellos de ellos uno de estos relojes y estando todos acompasados con base en una referencia de tiempo determinado.

Ense combinaron los programas de lay de la(este último consistente en una técnica de transmisión codificada que proveía datos precisos usando una señal modulada con un código de PRN ( Pseudo-Random Noise:), en lo que se conoció como Navigation Technology Program(programa de tecnología de navegación), más tarde renombrado NAVSTAR GPS.

Entreyse desarrollaron y lanzaron once satélites prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual, a la que se declaró con «capacidad operacional inicial» en el mes de diciembre dey con «capacidad operacional total» y utilidad civil en abril de.

En, el gobierno de los USA ofreció el servicio normalizado de determinación de la posición para apoyar las necesidades de la, y ésta aceptó el ofrecimiento.

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1) Características técnicas y prestaciones

Operadora de satélites controlando la constelación NAVSTAR-GPS, en la Base Aérea de Schriever.

Lanzamiento de satélites para la constelación NAVSTAR-GPS mediante un cohete Delta.

Ello componen:

• Satélites en la constelación: 24 (4 × seis órbitas)
  • Altitud: 20 200 km
  • Período: 11 h 58 min (12 horas)
  • Inclinación: cincuenta y cinco grados (en comparación con ecuador terrestre).
  • Vida útil: siete con cinco años
  • Hora: 1
• Cobertura: mundial
• Capacidad de usuarios: ilimitada
• Sistema de coordenadas:8.000

• Altitud: 20 200 km
• Período: 11 h 58 min (12 horas)
• Inclinación: cincuenta y cinco grados (en comparación con ecuador terrestre).
• Vida útil: 7,5 años
• Hora: 1

Cada satélite GPS emite de forma continua un mensaje de navegación a cincuenta bits por segundo en la frecuencia transportadora de microondas de aproximadamente 1.600 MHz. La radio FM, en comparación, se emite a entre ochenta y siete con cinco y 108,0 MHz y las redes Wi-Fi marchan a en torno a 5000 MHz y 2400 MHz. Más concretamente, todos y cada uno de los satélites emiten a 1575,42 MHz (esta es la señal L1) y 1227,6 MHz (la señal L2).

La señal GPS proporciona la “hora de la semana” precisa de acuerdo con el reloj atómico a bordo del satélite, el número de semana GPS y un informe de estado para el satélite de forma que puede deducirse si es deficiente. Cada transmisión dura 30 segundos y lleva 1500 bits de datos codificados. Esta pequeña cantidad de datos está codificada con una secuencia pseudoaleatoria (PRN) de alta velocidad que es diferente para cada satélite. Los receptores GPS conocen los códigos PRN de cada satélite y por esta razón no sólo pueden decodificar la señal sino la pueden distinguir entre diferentes satélites.

Las transmisiones son cronometradas para iniciar de forma precisa en el minuto y en el medio minuto tal como indique el reloj atómico del satélite. La primera parte de la señal GPS indica al receptor la relación entre el reloj del satélite y la hora GPS. La próxima serie de datos proporciona al receptor información de órbita precisa del satélite.

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2) Evolución del sistema GPS

Estación y receptor GPS profesionales para precisiones centimétricas.

• Incorporación de una nueva señal en L1 para empleo civil.
• Adición de una tercera señal civil (L5): 1176,45 MHz
• Protección y disponibilidad de una de las 2 nuevas señales para servicios de(SOL).
• Mejora en la estructura de señales.
• Incremento en la potencia de señal (L5 tendrá un nivel de potencia de –154 dB).
• Mejora en la precisión (1-5 m).
• Aumento en el número de estaciones de monitorización: doce (el doble)
• Permitir mejor interoperabilidad con la frecuencia L1 de

El programa GPS III persigue el propósito de asegurar que el GPS satisfaga requisitos militares y civiles previstos para los próximos 30 años. Este programa se está desarrollando para utilizar un enfoque en 3 etapas (una de las etapas de transición es el GPS II); muy flexible, deja cambios futuros y reduce riesgos. El desarrollo de satélites GPS II comenzó en dos mil cinco, y el primero de ellos estará libre para su lanzamiento en 2012, con la meta de conseguir la transición completa de GPS III en dos mil diecisiete. Los desafíos son los siguientes:

• Representar los requisitos de usuarios, tanto civiles como militares, en lo que se refiere a GPS.
• Limitar los requisitos GPS III en los objetivos operacionales.
• Proporcionar flexibilidad que permita cambios futuros para satisfacer requisitos de los usuarios hasta 2030.
• Proporcionar solidez para la creciente dependencia en la determinación de posición y de hora precisa como servicio internacional.

El sistema ha evolucionado y de él han derivado nuevos sistemas de posicionamiento, como sistemas de posicionamiento dinámicos, un sistema de atrapa de datos, que deja al usuario efectuar mediciones en tiempo real y en movimiento, el llamado Mobile Mapping.Este sistema consigue cartografía móvil 3D basándose en un aparato que recoge un escáner láser, cámaras métricas, un sensor inercial (IMU), sistema GNSS y un odómetro a bordo de un vehículo.Se consiguen grandes precisiones, gracias a las 3 tecnologías de posicionamiento: IMU + GNSS + odómetro, que trabajando a la vez dan la opción de medir aun en zonas donde la señal de satélite no es buena.

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3) Funcionamiento

La información que es útil al receptor GPS para determinar su posición lleva por nombre efemérides. En un caso así cada satélite emite sus propias efemérides, en la que se incluye la salud del satélite,su posición en el espacio, su hora atómica, información doppler, etc.

Mediante lase determina la posición del receptor:

• Cada satélite indica que el receptor se halla en un punto en la superficie de la esfera, con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.
• Obteniendo información de 2 satélites queda determinada una circunferencia que resulta cuando se intersecan las 2 esferas en algún punto de la cual se halla el receptor.
• Teniendo información de un tercer satélite, se suprime el inconveniente de la carencia de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es ahora cuando el receptor GPS puede determinar una posición 3D precisa (,y).

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4) Fiabilidad de los datos

Debido al carácter militar del sistema GPS, el Departamento de Defensa de los EE. UU. se reservaba la posibilidad de incluir un cierto grado de error aleatorio, que podía variar de los 15 a los 100 m. La llamada (S/A) fue eliminada elde. Si bien actualmente no aplique tal error inducido, la precisión intrínseca del sistema GPS depende del número de satélites perceptibles en un instante y posición ciertos.

Si se capta la señal de entre 7 y nueve satélites, y si éstos están en una geometría adecuada (están desperdigados), pueden obtenerse precisiones inferiores a dos,5 metros en el 95  por cien del tiempo. Si se activa el sistemallamado(--), la precisión mejora siendo inferior a un metro en el 97  por ciento de los casos. Estos sistemas SBAS no se aplican en Sudamérica, en tanto que esa zona no cuenta con esta clase de satélites geoestacionarios. La funcionabilidad de los satélites es a través de triangulación de posiciones para otorgar la posición exacta de los receptores (celulares, vehículos, etcétera).

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5) Fuentes de error

Representación visual en movimiento de la constelación de satélites GPS en conjunción con la rotación de la Tierra. Se puede ver cómo el número de satélites perceptibles desde un determinado punto de la superficie de la Tierra, en esta ilustración a 45° N, va cambiando con el tiempo.

La posición calculada por un receptor GPS requiere en el momento actual la posición del satélite y el retraso medido de la señal recibida. La precisión es dependiente de la posición y el retraso de la señal.

Al introducir el retraso, el receptor equipara una serie de bits (unidad binaria) recibida del satélite con una versión interna mediante (un motor de correlación cableado en un chip especializado, basado en la patente Gronemeyer'216). ​ ​ Cuando se equiparan los límites de la serie, las electrónicas pueden fijar la diferencia a 1  por cien de un tiempo BIT, o bien más o menos diez nanosegundos por el código C/A. Desde entonces las señales GPS se propagan a la velocidad de luz, que representa un error de 3 metros. Este es el error mínimo posible utilizando únicamente la señal GPS C/A.

La precisión de la posición se mejora con una señal P(Y). Al presumir exactamente la misma precisión de 1  por cien de tiempo BIT, la señal P(Y) (alta frecuencia) resulta en una precisión de más o bien menos treinta centímetros. Los errores en las electrónicas son una de las varias razones que perjudican la precisión (ver la tabla).

Puede también mejorarse la precisión, aun de los receptores GPS estándares (no militares) mediante software y técnicas de. Esto ha sido puesto a prueba sobre un sistema global de navegación satelital (GNSS) como es el NAVSTAR-GPS. La propuesta se basó en el desarrollo de un sistema de posicionamiento relativo de precisión dotado de receptores de bajo costo. La contribución se dio por el desarrollo de una metodología y técnicas para el tratamiento de información que proviene de los receptores. ​

• Retraso de la señal en lay la.
• Señal multirruta, producida por el rebote de la señal en edificios y montañas próximos.
• Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del satélite no son absolutamente precisos.
• Número de satélites visibles.
• Geometría de los satélites perceptibles.
• Errores locales en el reloj del GPS.

Factores que Afectan la Calidad de los Datos:

Errores Propios del Satélite.

Se refiere a los errores que afectan la calidad de los resultados obtenidos en una medición GPS.

Errores orbitales (efemérides): Dado a que los satélites no siguen una órbita kepleriana normal por causa de las perturbaciones, se requieren mejores estimadores de órbitas, lo que implica un proceso que está obstaculizado por conocimientos insuficientes de las fuerzas que actúan sobre los satélites. Estos errores afectan la determinación de la posición del satélite en un momento determinado con respecto a un sistema de referencia escogido. Para reducir el error en vez de utilizar las efemérides captadas en el receptor se utilizan efemérides precisas calculadas por el IGS y NASA días después de la medición.

Errores del reloj: Se refieren a las variaciones en el sistema de tiempo del reloj del satélite, producidas por la deriva propia de los osciladores y las producidas por la acción de los efectos relativísticos. Dichos errores acarrean a que exista un diferencial entre el sistema de tiempo del satélite y del sistema GPS, el cual no va a ser constante para todos los satélites sino varia de uno a otro, dado a que la frecuencia estándar de los osciladores de los satélites tiene valores definidos para cada satélite.

Errores de la configuración geométrica: las incertidumbres en un posicionamiento son consecuencia de los errores de las distancias asociadas con las geometrías de los satélites empleados, 4 o más. El efecto de la geometría queda expresado por los parámetros de la denominada Dilución de Precisión Geométrica(GDOP), el cual considera los tres parámetros de posición tridimensional y tiempo. El valor de GDOP es una medida compuesta que refleja la influencia de la constelación de satélites sobre la precisión combinada de las estimaciones de un tiempo y posición de la estación.

Al efecto se consideran: PDOP: Dilución de precisión para la posición. HDOP: Dilución de precisión para la posición. VDOP: Dilución de precisión vertical. TDOP: Dilución de precisión para el tiempo.

Errores provenientes del medio de propagación.

Errores de refracción ionosférica: En la frecuencia GPS, el rango del error por refracción en la ionósfera va desde cincuenta metros (máxima, al mediodía, un satélite cerca del horizonte) hasta 1 metro (mínima, en la noche, un satélite en el zenit). Debido a que la refracción ionosférica depende de la frecuencia, el efecto es estimado comparando mediciones realizadas en dos frecuencias diferentes (L1=1575.42 MHz. y L2=1227.60 MHz.). Usando 2 estaciones, una con coordenadas conocidas. Podemos corregir errores de tiempo. El difiero del tiempo de viaje en la ionosfera depende de la densidad de electrones a lo largo del camino de la señal y de la frecuencia de exactamente la misma. Una fuente influyente sobre la densidad de los electrones es la densidad solar y el campo magnético terrestre. Por consiguiente la refracción ionosférica depende de la hora y del sitio de medición.

Errores de refracción troposférica: La refracción troposférica produce errores comprendidos entre dos metros (satélite en el zenit) y 25 metros (satélite a 5º de elevación). La refracción troposférica es independiente de la frecuencia, en consecuencia una medición de 2 frecuencias no puede determinar el efecto mas este error puede ser compensado utilizando modelos troposféricos.

Multipath: Es el fenómeno en el cual la señal llega por dos o bien más trayectorias diferentes. La diferencia en las longitudes de las trayectorias causa interferencia de las señales siendo recibidas. El multipath se nota generalmente cuando se está midiendo cerca de superficies reflectoras, para minimizar sus efectos se utiliza una antena capaz de hacer discriminaciones contra las señales que llegan de diferentes direcciones.

Errores en la recepción.

Estos fallos dependen tanto del modo de medición como del tipo de receptor que se usa.

Ruido: Como la desviación estándar del estruendos en la medición es proporcional a la longitud de onda en el código.El ruido en las medidas de fase de la portadora condiciona la cantidad de datos y el tiempo de seguimiento requeridos para lograr un determinado nivel de precisión, resultando crucial el seguimiento y las mediciones continuas para asegurar dicha precisión.

Centro de fase de la antena: Este puede mudar en función del ángulo de elevación del acimut (figura 15). El aparente centro de fase eléctrico de la antena GPS es el punto preciso de navegación para trabajos relativos. Si el error del centro de fase de la antena es común para todos los puntos durante la medición, estos se cancelan. En mediciones relativas se utilizan todas las antenas de la red alineadas en una misma dirección (usualmente el norte magnético) para que el movimiento del centro de fase de la antena sea común y se cancele con una primera aproximación. ​

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6) DGPS o bien GPS diferencial

El(Differential GPS), o GPS diferencial, es un sistema que proporciona a los receptores de GPS correcciones de los datos recibidos de los satélites GPS, con el fin de administrar una mayor precisión en la posición calculada. Se concibió esencialmente debido la introducción de la(sociedad anónima).

El fundamento radica en el hecho de que los fallos producidos por el sistema GPS afectan por igual (o bien de forma muy similar) a los receptores ubicados próximos entre sí. Los errores están con fuerza correlacionados en los receptores próximos.

Un receptor GPS fijo en tierra (referencia) que conoce exactamente su posición basándose en otras técnicas, recibe la posición dada por el sistema GPS, y puede calcular los fallos producidos por el sistema GPS, comparándola con la suya, conocida de antemano. Este receptor transmite la corrección de errores a los receptores próximos a él, y así estos pueden, a su vez, corregir también los fallos producidos por el sistema en el área de cobertura de transmisión de señales del equipo GPS de referencia.

En suma, la estructura DGPS quedaría de la siguiente manera:

• Estación controlada (referencia), que conoce su posición con una precisión muy alta. Esta estación está compuesta por:
  • Un receptor GPS.
  • Un microprocesador, para calcular los fallos del sistema GPS y para generar la estructura del mensaje que se envía a los receptores.
  • Transmisor, para establecer un link de datos unidireccional hacia los receptores de los usuarios finales.
• Equipo de usuario, compuesto por un receptor DGPS (GPS + receptor del link de datos desde la estación controlada).

• Un receptor GPS.
• Un microprocesador, para calcular los fallos del sistema GPS y para generar la estructura del mensaje que se envía a los receptores.
• Transmisor, para establecer un link de datos unidireccional hacia los receptores de los usuarios finales.

Existen múltiples formas de conseguir las correcciones DGPS. Las más utilizadas son:

En los mensajes que se envían a los receptores próximos se pueden incluir 2 géneros de correcciones:

• Una corrección de manera directa aplicada a la posición. Esto tiene el inconveniente de que tanto el usuario como la estación monitora deberán emplear exactamente los mismos satélites, pues las correcciones se fundamentan en esos mismos satélites.
• Una corrección aplicada a las pseudodistancias de cada uno de ellos de los satélites visibles. En este caso el usuario podrá hacer la corrección con los cuatro satélites de mejor(S/N). Esta corrección es más flexible.

El fallo producido por la disponibilidad selectiva (SA) varía aun más rápido que la velocidad de transmisión de los datos. Por este motivo, junto con el mensaje que se envía de correcciones, también se envía el tiempo de validez de las correcciones y sus tendencias. Por ende, el receptor deberá hacer algún tipo de interpolación para corregir los fallos producidos.

Si se deseara acrecentar el área de cobertura de correcciones DGPS y, al tiempo, minimizar el número de receptores de referencia fijos, será necesario modelar las variaciones espaciales y temporales de los errores. En tal caso estaríamos hablando del GPS diferencial de área amplia.

Con el DGPS se pueden corregir en parte los errores debidos a:

Para que las correcciones DGPS sean válidas, el receptor debe estar parcialmente cerca de alguna estación DGPS; generalmente, a menos de 1000km. Las precisiones que manejan los receptores diferenciales son centimétricas, con lo que pueden ser usados en ingeniería. Permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros.

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7) Vocabulario básico en GPS

• (bearing) : Rumbo estimado entre dos puntos de referencia (waypoints)
• (Course Made Good) : rumbo entre el punto de partida y la posición actual
• (Estimated Position Error) : margen de fallo estimado por el receptor
• (Estimated Time Enroute) : tiempo estimado entre dos waypoints
• (Dilution of Precision) : medida de la precisión de las coordenadas logradas por GPS, según la distribución de los satélites, disponibilidad de ellos...
• (Estimated Time to Arrival) : hora estimada de llegada al destino

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8) Integración con telefonía móvil

Actualmente dentro del mercado de la telefonía móvil la tendencia es la de integrar, por la parte de los fabricantes, la tecnología GPS en sus dispositivos. El empleo y masificación del GPS está particularmente extendido en los teléfonos móviles, lo que ha hecho surgir un ecosistema de software para este tipo de dispositivos, así como nuevos modelos de negocios que van desde el empleo del terminal móvil para la navegación tradicional punto-a-punto hasta la prestación de los llamados(LBS).

Un buen ejemplo del uso del GPS en la telefonía móvil son las aplicaciones que permiten conocer la posición de amigos próximos sobre un mapa base. Para esto es suficiente con tener la aplicación respectiva para la plataforma deseada (,,,,) y permitir ser localizado por otros.

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9) Integración con relojes inteligentes

Las nuevas tendencias en el mundo del, el deporte y el ocio han llevado a la aparición de, hay diferentes tipos deque utilizan la tecnología GPS y acostumbran a marchar combinados con el teléfono inteligente si se trata de dispositivos sin pantallas como son losde marcas comocon suoy las pulseras inteligentes como las deo de manera independiente en los relojes inteligentes como elo el.

Como con los teléfonos inteligentes las utilidades son las aplicaciones que dejan conocer la posición de amigos próximos sobre un mapa base o bien el seguimiento del recorrido realizado. Para esto es suficiente con tener la aplicación respectiva para la plataforma deseada (,,,,). Algunas aplicaciones no requieren conectar con el teléfono inteligente y dan detalles de forma independiente en la pantalla del dispositivo.

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10) GPS y la teoría de la relatividad

Variación del tiempo en picosegundos según la altura de la órbita debido a los efectos relativistas

Los relojes en los satélites GPS requieren una sincronización con los ubicados en tierra para lo que hay que tomar en consideración lay la. Los tres efectos relativistas son: la dilatación del tiempo, cambio de frecuencia gravitacional, y los efectos de la excentricidad. La desaceleración relativista del tiempo debido a la velocidad del satélite es de más o menos 1 parte de 10 ¹⁰, la dilatación gravitacional del tiempo hace que el reloj del satélite cerca de 5 partes entre diez ¹⁰más rápido que un reloj basado en la Tierra, y eldebido a rotación con relación a los receptores en la Tierra. Si no se tuviese presente el efecto que sobre el tiempo tiene la velocidad del satélite y su gravedad respecto a un observador en tierra, se produciría un corrimiento de treinta y ocho microsegundos por día, que a su vez provocarían errores de varios kilómetros en la determinación de la posición. ​ ​

10.1) La relatividad singular y general

De acuerdo con la teoría de la relatividad, debido a su constante movimiento y la altura relativa respecto, más o menos, un marco de referencia inercial no giratorio centrado en la Tierra, los relojes de los satélites se ven afectados por su velocidad. La relatividad especial predice que la frecuencia de los relojes atómicos moviéndose a velocidades orbitales del GPS, unos v = 4 km/s, marcar más de forma lenta que los relojes terrestres fijos en un factor de v 2 2 c 2 ≈ 10 − 10 \displaystyle \frac v^22c^2\approx 10^-10 , o bien resultar un retraso de unos 7 μs/día, siendo c =en el vacío.

El efecto de desplazamiento de frecuencia gravitacional sobre el GPS, la relatividad general pronostica que un reloj más próximo a un objeto masivo será más lento que un reloj más alejado. Aplicado al GPS, los receptores están mucho más cerca de la Tierra que los satélites, haciendo los relojes del GPS ser más rápido en un factor de 5 × 10 ^-10, o bien cerca de 45,9 μs/día.

Al combinar la dilatación del tiempo y desplazamiento de frecuencia gravitacional, la discrepancia es de aproximadamente treinta y ocho microsegundos por día, una diferencia de cuatro,465 unas partes de diez ¹⁰. ​ Sin corrección, los errores en la pseudodistancia inicial se acumularía aproximadamente unos 10 km/día. Este fallo en la pseudodistancia inicial se corrige en el proceso de resolución de las ecuaciones de navegación. Además las órbitas de los satélite son elípticas, en vez de con perfección circulares, lo que causa que los efectos de la dilatación del tiempo y desplazamiento de la frecuencia gravitacional varíen con el tiempo. Este efecto excentricidad hace que la diferencia de velocidad de reloj entre un satélite GPS y un receptor aumente o disminuya en función de la altitud del satélite.

Para compensar esta discrepancia, al patrón de frecuencia a bordo de cada satélite se le da una tasa de compensación ya antes del lanzamiento, con lo que marcha un tanto más lento que la frecuencia de trabajo en la Tierra. En concreto, trabaja a 10.  MHz en vez de 10,23 MHz ​ Puesto que el reloj atómico a bordo de los satélites GPS se ajusta con precisión, hace que el sistema sea una aplicación práctica de la teoría científica de la relatividad en un entorno del planeta real. ​propuso colocar relojes atómicos en satélites artificiales para poner a prueba la teoría general de Einstein en 1955. ​

10.2) Distorsión de Sagnac

El procesamiento de la observación GPS también debe compensar el. La escala de tiempo del GPS se define en un sistema inercial, pero las observaciones se procesan en un sistema centrado en la Tierra, fijo a la Tierra (co-rotación), un sistema en el que la simultaneidad no está definida de forma única. Se aplica una, puesto que, para convertir del sistema de inercia al sistema ECEF. El recorrido señal resultante de corrección de tiempo tiene signos algebraicos opuestos de los satélites en los hemisferios celestes oriental y occidental. Haciendo caso omiso de este efecto se producirá un fallo de este a oeste en el orden de cientos y cientos de nanosegundos, o decenas y decenas de metros de su posición. ​

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11) Aplicaciones

Un dispositivo GPS civil Swiss Gadget 760GS puesto en parabrisas y mostrando datos de navegación vehicular libre

• terrestre (y peatonal), marítima y aérea. Bastanteslo incorporan hoy día, siendo de singular utilidad para encontrar direcciones o indicar la situación a la.
• Teléfonos móviles
• y.
• Construcción (Nivelación de terrenos, cortes de talud, tendido de tuberías, etcétera.
• Localización agrícola ( ), ganadera y de fauna.
• y rescate.
• Deporte,y ocio.
• Aplicación semejante a la gestión de flotas, en modo abierto para Radioaficionados
• Para localización de enfermos, discapacitados y menores.
• Aplicaciones científicas en trabajos de campo (ver).
• , actividad deportiva consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios.
• Para rastreo y recuperación de vehículos.
• Navegación deportiva.
• Deportes aéreos:,,, etc.
• Existe quien dibuja usando tracks o bien juega usando el movimiento como cursor (común en los GPS Garmin).
• Sistemas de.

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12) Véase también

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13) Notas y referencias

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14) Enlaces externos

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