El servicio GPS es un sistema de navegación terrestre global, que comenzó en 1996 como servicio militar y está basado en el uso de 24 satélites que orbitan sobre la Tierra en seis órbitas de 21.000 km de altura. La recepción de las señales de cuatro de los satélites, permite navegar en tierra con una exactitud de muy pocos metros al efectuar en forma totalmente automática los cálculos de latitud, longitud y altitud para cada receptor. Se usa como base para estos cálculos las minúsculas diferencias de tiempo en la recepción de las señales de los cuatro satélites y un reloj sincronizado en cada uno de los satélites. En la Figura 1 vemos esquemáticamente, la disposición de los satélites involucrados. La Figura 1a indica la posición de los satélites y la Figura 1b, permite visualizar el proceso de detección mediante las señales de cuatro satélites. La frecuencia de transmisión de los satélites es de 1575.42 MHz. La configuración de los satélites es de cuatro unidades por cada referencia, usándose entonces las seis órbitas diferentes para lograr una cobertura total del globo terrestre. Estos 24 satélites fueron puestos en órbita y son mantenidos por el Departamento de Defensa (DOD) de los Estados Unidos. Este aspecto debe tenerse en cuenta, ya que imprevistamente puede producirse un error de lectura introducido artificialmente por razones estratégicas. Estas alteraciones pueden producirse cuando por ejemplo, proyectiles o misiles guiados por control remoto en base al GPS, amenazan impactar a un blanco protegido.

Además, el servicio es afectado como cualquier señal de TV por recepciones múltiples que producen “fantasmas” que también en este servicio afectan su calidad.

Debemos recordar que tiempo atrás fue introducido un desarrollo reciente de Philips que elimina fantasmas, la Ghost Cancellation Reference = GCR: Referencia de Cancelación de Fantasmas. Se trata de un Sistema para la eliminación de fantasmas o ecos por recepción multipaso desarrollado por Philips, que consiste de una señal digital de referencia GCR que es transmitida junto con el programa analógico normal. Las distorsiones por recepción multipaso afectan por igual a ambas señales y al comparar la señal de referencia distorsionada con la señal de referencia generada en el receptor, se pueden determinar las correcciones necesarias para cada una de las frecuencias de la señal de video, logrando así una recepción compensada, libre de fantasmas. Este sistema de cancelación de fantasmas fue considerado por muchos técnicos como fuera de actualidad, sin embargo el servicio GPS aprovecha el GCR para hacer su funcionamiento más confiable e independiente de interferencias externas.

El tamaño de los equipos GPS de los usuarios son notablemente reducidos en tamaño e incorporan algunas prestaciones adicionales. Muchos equipos comerciales para Estados Unidos, Canadá Y Puerto Rico son programados de fábrica, para reproducir en cada caso, un mapa en la pantalla del receptor donde se observa cómodamente el progreso en la marcha del vehículo en forma real. En otros equipos se usan memorias adicionales, tanto de estado sólido, tipo SD, como mediante discos CD-ROM con mapas de las zonas a recorrer.

El servicio del GPS es importante, no sólo para la navegación terrestre de automóviles, sino también en la recuperación de vehículos robados, al indicar a las autoridades competentes la ubicación exacta del vehículo.

A continuación veremos el aspecto de varios equipos comerciales y sus prestaciones previstas.

En la Figura 3 vemos el aspecto del modelo StreetPilot 2620 de Garmin. Este modelo se destaca por su preprogramación que no requiere plataformas adicionales para cubrir el mercado completo de Norteamérica. Un disco rígido permite seccionar entre unos cinco millones de destinos en Estados Unidos y Canadá, detallando sitios de alojamiento, restaurantes, estaciones de servicio y atracciones locales. La pantalla tipo “Touch-Screen” facilita la ubicación de todos los destinos del viaje. Como se sabe, las pantallas tipo “Touch-Screen” son manejados mediante el contacto de la pantalla del monitor para determinar el lugar deseado del recorrido. Esta pantalla posee presentación en colores, acompañado por un mensaje vocal para la navegación de cada vuelta del camino. Esta Performance se logra mediante un microprocesador muy potente que se encarga de todas las tareas de computación involucradas. Se incorpora al sistema, un control remoto infrarrojo para control a distancia.

El StreetPilot 2620 incorpora también un suplemento del GPS, denominado WAAS (Wide Area Augmentation System = Sistema de Aumento de Angulo Amplio), que permite reducir las eventuales diferencias de ubicación producidos por el GPS, mediante un sistema adicional de unos 25 estaciones terrenas que individualmente abarcan una gran área, de manera que la lectura de sus señales incrementan notablemente la exactitud del conjunto de GPS y WAAS. Las estaciones del WAAS transmiten en la misma frecuencia de 1575.42MHz del GPS, lo que permite la corrección subsecuente de todos los datos. Se utilizan algoritmos de corrección en las estaciones del WAAS y se retransmiten al vehículo terrestre o aéreo.

La exactitud del GPS fue originalmente de 15 metros, que fue mejorada al incorporarse un sistema de disponibilidad selectiva SA (Selective Availability) de 3 a 5 metros y con el agregado del WAAS se llegó a una exactitud de menos de 3 metros en cualquier dirección. Esta mejora es significativa, especialmente en la aplicación en el servicio aéreo, donde esta resolución vertical es imprescindible.

Otro modelo de receptor GPS es el modelo RoadMate 300 de Magellan, cuyo aspecto observamos en la Figura 5. El RoadMate 300 se destaca por las siguientes prestaciones.

Se incorporan de fábrica, programas fijos para los Estados Unidos, Canadá y Puerto Rico pero además existen programas opcionales para Hawai y otras áreas necesarias. Esta característica es especialmente útil para el uso de los equipos en Sudamérica o cualquier otra parte del mundo. Estos programas adicionales están disponibles en tarjetas SD o en discos CD-ROM y la sección necesaria del equipo posee una capacidad de unos 110 Megabytes.

Las dimensiones del modelo Road-Mate 300 son de 80 x 160 x 30 mm y su peso es de 220 gramos, aproximadamente.

Un modelo de receptor y procesador GPS especialmente apto para uso marítimo y terrestre es el modelo GPSMAP 276C de Garmin. Este equipo permite un uso versátil como navegador terrestre para automóviles, uso marino en barcos de toda índole, detector del vehículo en caso de robo y visualizador de mapas.

Posee un display TFT (Thin Film Transistor) capaz de reproducir 256 colores. Su capacidad para visualizar mapas es reforzada por la presencia de la cartografía marítima de Garmin, prestación que permite agregar en forma optativa detalles marítimos y acepta tarjetas de datos para navegación cerca de la costa, de lagos y pesca deportiva.

Este modelo acepta también dispositivos NMEA (National Marine Electronic Association) que suelen estar relacionados con estas actividades, como sonar, termómetro para la temperatura del agua, medidor de la velocidad del agua y otros que se conectan al equipo mediante conectores de interfaz serie. Un dispositivo CDI (Course Deviation Indicador) incorporado, indica rápidamente toda desviación del curso planeado. Este dispositivo es también de aplicación efectiva para el transporte aéreo privado y por lo tanto el modelo GPSMAP 276C puede ser incorporado en aeronaves privados.

Este modelo posee software adicional que lo hace apto para seguir todas las rutas terrestres en los Estados Unidos, Canadá y países Europeos. Un agregado junto con su fuente de alimentación de 12 volt, permite obtener no sólo indicaciones visuales en el monitor, sino también indicaciones auditivas en cada vuelta del camino.

Una interfaz tipo USB permite la transferencia de datos y mapas del receptor a una PC.

En resumen, se dispone de las siguientes prestaciones y especificaciones:

• Pantalla de TFT de 3.8 pulgadas (90 mm), de 480 x 320 pixels, 256 colores, con iluminación posterior regulable.
• Dimensiones: 290 x 80 x 50 mm.
• Escuadra de montaje regulable.
• Permite el almacenaje de 3000 puntos del camino, 50 rutas reversibles con 300 puntos de camino por ruta.
• 10.000 puntos automáticos en el registro de rutas con 15 pistas almacenadas.
• Batería recargable de litio con un servicio de 5 a 15 horas de uso. El tiempo depende de la intensidad de la luz posterior.
• Receptor GPS de 12 canales paralelos, con capacidad para WAAS.
• Antena helicoidal cuádruple con capacidad de antena remota.
• Mapa básico incorporado con indicaciones automáticas para el recorrido e indicaciones de cambios de ruta.
• Acepta tarjetas Garmin Standard y tarjetas preprogramadas..
• Provee entradas serie y USB separadas.
• 2 puertos serie para NMEA.
• Posee modo de luz azul para mejor visibilidad nocturna.
• Los formatos de visión incluyen Lat/ Lon, UTM, Loran TDs, Maidenhead, MGRS, User y otros.
• Indicador de desviación de curso incorporado.
• Proyecta el curso en el mapa con indicaciones en el recorrido.
• Tablas de mareas y celestiales para cálculos precisos de sol y luna.
• Varias alarmas para diversos eventos fuera de lo normal.
• Resistencia al agua de acuerdo a las normas EC 60529 IPX7 que garantizan un tiempo de 30 minutos para inmersión en un metro de agua.