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GPS. Conceptos y conocimientos básicos.

Curso rápido de GPS. Información e introducción a la navegación con GPS

Artículo publicado por Pablogueb Saturday, 02 de January de 1999, a las 00:00 C.E.T.
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El GPS

La idea de hacer este artículo surge como una necesidad derivada del gran número de correos electrónicos que recibo desde la puesta en marcha de la web, principalmente de usuarios de ATV a los que les sungen un montón de inquietudes a la hora de usar su receptor GPS. Tanto si eres uno de esos usuarios de ATV's como si no, este artículo pretende servirte de iniciación al sistema GPS y a los receptores portátiles, que ya tienes o quieres comprarte.

 
Indice

0 Introduccion  
1 INTRODUCCIÓN AL SISTEMA GPS  
  1.1 Un poco de historia
  1.2 ¿Qué es GPS?
  1.3 Sistemas de coordenadas
  1.4 Exactitud del sistema
  1.5 Cómo funciona un receptor GPS
2 EL RECEPTOR GPS PORTÁTIL  
  2.1 Introducción
  2.2 Partes de un receptor GPS portátil
  2.3 Principales Pantallas
  2.4 ¿Qué nos ofrece un receptor GPS?
  2.5 Configuración Inicial
  2.6 Teclas
3 PRINCIPALES FUNCIONES  
  3.1 Waypoint 
  3.2 Ruta 
  3.3 Track Log 
  3.4 Track 
  3.5 La función TrackBack 
  3.6 Goto 
  3.7 Que debo utilizar : Ruta o Track
4 EN LA PRÁCTICA  
  4.1 Cómo crear un waypoint 
  4.2 Como convertir coordenadas UTM a Latitud/Longitud y viceversa
  4.3 ¿Que sucede si introducimos coordenadas en nuestro receptor creadas con un DATUM diferente?
  4.4 Creando una RUTA : Situación de un Waypoint.
GLOSARIO  
REFERENCIAS
    

0 Introducción al curso
 

El objetivo de este documento, es que una vez terminado puedas salir a hacer una ruta, ya sea caminando o montado en tu vehículo, con tu receptor GPS, siendo capaz de regresar al punto de partida, así como de localizar un punto determinado indicándote únicamente las coordenadas de dicho punto.

Se centra en los receptores GPS portátiles SIN MAPA por considerar que, si bien nadie puede negar la utilidad de un mapa esquemático en la pantalla de nuestro receptor, pienso que no es una característica importante para la utilización de un receptor GPS en el monte, partiendo de la idea de que la información que incorporan dichos mapas no es lo suficientemente útil y completa para su utilización fuera del asfalto. Aunque existen medios para completar dicha información,

Las palabras marcadas en negrita y cursiva, se puede ampliar información en el GLOSARIO, al final de este documento.

 
 

 

1 INTRODUCCIÓN AL SISTEMA GPS

 

1.1 Un poco de historia
Las siglas GPS significan : Global Positioning System, Sistema de Posicionamiento Global. El sistema consta de 24 satélites operativos y 3 mas de reserva lanzados por EEUU y gestionados por el ministerio de defensa americano, que giran sobre la tierra a mas de 20.000 kms de altura, mandando constantemente información a la tierra sobre su posición.

En un principio el uso era solamente militar, pero desde hace varios años los civiles podemos aprovecharnos de ellos sin apenas restricciones.

 

1.2 ¿Qué es GPS?
 

Es un sistema que nos dice en que parte de la superficie terrestre está situado el GPS mediante una POSICION. Para poder interpretar dicha posición necesitamos un “sistema de coordenadas.”

 

 

1.3 Sistemas de coordenadas
 

Una posición se define en relación a un sistema de referencia fijo que permita establecer la posición de dos puntos diferentes de tal manera que no se confundan entre sí.

Para poder interpretar una posición imaginémonos que la tierra está dividida en cuadrículas con líneas imaginarias horizontal y verticalmente. Si nos dan una coordenada longitudinal y otra transversal, el punto de unión de dichas líneas representa nuestra posición.

Los sistemas de coordenadas mas utilizados son Coordenadas Geográficas (Lontitud/Latitud) y Coordenadas UTM (Universal Transversa Mercator).

Mapa del SGE (Servicio Geográfico del Ejercito) Coordenadas Longitud/Latutud : 43 40'04''0/8 11'10''1 UTM : 5 66/48 35


Mapa del IGN (Instituto Geográfico Nacional) Coordenadas Longitud/Latitud : 43 40'04'' 1/7 31'10''2 UTM : 6 20

 

1.4 Exactitud del sistema
 

La exactitud del sistema GPS es muy alta, si el receptor tiene una visión clara del cielo y lo tenemos bien orientado, podemos llegar a tener entre 4 y 6 metros de margen de error. La EPE nos muestra el margen de error en metros, este dato lo calcula el software del receptor en base a la geometría del sistema GPS y a la precisión del reloj interno del receptor.

El circulo de color gris, que rodea la flecha que representa nuestra posición, nos indica la EPE.

 

Nos puede suceder, y de hecho es algo normal, que dos receptores idénticos, puestos uno frente al otro, nos den una posición distinta. Esto es debido a varios factores como el reloj interno de cuarzo, el ruido de la señal y la geometría de los satélites. Esto no quiere decir que no nos podamos fiar de nuestro receptor, ya que la diferencia es mínima.

Los equipos profesionales son mucho mas exactos y mucho más caros.

Otro dato a tener en cuenta es que el agua atenúa la señal de radio y en zonas de bosque frondoso y húmedo, después de llover, la señal se recibe con peor calidad ya que las ondas de radio son absorbidas por las gotas de agua procedentes de la lluvia. Lo mismo sucede con todos los tejidos orgánicos que contienen agua, como el cuerpo humano, por lo que es importante mantener el receptor alejado del cuerpo, para que no interfiera con la señal de radio.

Recordar que en caso de llevar nuestro GPS en un TT es muy conveniente colocarle una antena externa.

 

 

1.5 Cómo funciona un receptor GPS
 

El receptor GPS recibe la información que los satélites envían a la tierra y la procesa de manera que pueda establecer su posición con unos pocos metros de error, dependiendo del número de satélites que pueda captar en cada momento.

Tener en cuenta que el receptor GPS necesita tener una visión clara del cielo para recibir correctamente la señal.

Para calcular la posición, el receptor GPS mide la distancia a varios satélites y triangula : Cuando el GPS recibe la señal de radio de un satélite, mide el tiempo que tarda la señal en "viajar" desde el satélite al receptor. La distancia al satélite se halla multiplicando el tiempo que tarda en llegar la señal por la velocidad de la luz. Cuando obtiene la señal de un mínimo de TRES satélites y mediante triangulación el receptor GPS es capaz de averiguar su propia posición. Cuantos más satélites reciba el GPS más precisión en el cálculo de la posición.

A la navegación con la correcta recepción de TRES satélites, se le llama “navegación en dos dimensiones” o “2D” y a la navegación con CUATRO o más satélites se le denomina “navegación en tres dimensiones” o “3D”. Esto es así porque con la recepción de sólo tres satélites el receptor GPS no puede calcular la Altura a la que estamos, mientras que con cuatro o más si puede. Muchos receptores lo ponen en la parte superior de la pantalla de recepción de satélites.

 

 

2 EL RECEPTOR GPS PORTÁTIL

 

2.1 Introducción
 

En 1988 Magellan sacaba al mercado el primer receptor GPS portátil. Desde entonces la evolución de estos aparatos ha llevado a una generalización en su empleo. La incorporación de nuevas funciones, el reducido consumo eléctrico, su reducido tamaño y su bajo precio ha llevado a estos aparatos a casi cualquier deporte o afición al aire libre.

 

 

2.2 Partes de un receptor GPS portátil
 

Las partes de un receptor GPS portátil son cuatro : La antena, la pantalla, el teclado y la conexión al PC o a la toma de corriente.

Vamos a hablar de “la antena” en profundidad, por considerarla un elemento importante a la hora de utilizar el receptor :

La antena es un elemento de gran importancia. Puede ser interna o externa.

La antena externa es del tipo helicoidal y consta de cuatro conductores paralelos de cobre girados ligeramente formando una hélice. Este tipo de antena favorece la recepción de la señal GPS. Aunque es conveniente orientar la antena hacia el cielo para tener una óptima recepción de la señal de radio, este tipo de antena es mas sensible en cualquier posición.

La antena interna suele tener una forma de sándwich constituida por dos pequeñas láminas cuadradas de cobre separadas por un material cerámico aislante de 4mm de espesor. Este tipo de antena es menos sensible que la helicoidal y para una óptima recepción de la señal de radio, tiene que estar paralela al suelo.

También existen receptores con antena interna del tipo helicoidal, como la serie Meridian de Magellan.

Para el uso concreto en un TT es mas que aconsejable la conexión al receptor GPS de una antena auxiliar externa, ya que en el interior del vehículo la recepción de la señal de radio puede no ser todo lo buena que quisiéramos.

 

 

2.3 Principales Pantallas

Pantalla de captación de satélites en receptores Garmin GPS V, 60C y 162 respectivamente.

Las barras verticales representan a los satélites que el receptor capta, según la calidad y precisión de la señal dichas barras tienen más longitud. Si la barra fuera de color gris en lugar de negro, o si estuviera sin colorear (60C) indicaría que el receptor “conoce” la situación del satélite pero no recibe su señal.

Los números que figuran en la parte inferior de cada barra, representan el número del satélite.

En esta pantalla podemos ver la precisión de la señal en metros o pies y el tipo de navegación, en 2D o en 3D, además de otros datos, según el modelo de receptor, como la posición actual, la fecha y la hora.

 

Pantalla de mapa en GPS 60C, GPS III (con mapa base) y Etrex Venture (Sin mapa).

La información que nos muestra el receptor en esta pantalla es configurable. La principal diferencia entre un GPS que soporte mapas y otro que no, es muy evidente. Los GPS más modernos vienen con la pantalla en color.

 

Pantalla de Compás en 60C, 162 y Etrex Venture.

En caso de que nuestro receptor GPS tenga "Compás electrónico" debemos mantenerlo horizontal para obtener una correcta lectura.

Pantalla muy útil en el guiado de RUTAS y GOTO. La flecha nos indica la dirección correcta para llegar al destino, el circulo del compás, se mueve para indicarte el rumbo mientras nos movemos. Todos los modelos de receptores portátiles nos muestran la distancia al destino y el tiempo restante.

 

Trip Odometer : Contador de viaje.

Time of Day :Hora del día.

Dist to Next :Distancio a siguiente punto.

Time to Next :Tiempo a siguiente punto.

Navigation to : Navegando hacia (Nombre del destino, normalmente un Waypoint)

Speed : Velocidad.

 

 

2.4 ¿Qué nos ofrece un receptor GPS?
 

- Funciones generales como : Situación actual, Velocidad actual, media y máxima, Kms recorridos, tiempos parciales y totales, hora, altitud, etc, etc.
- Funciones específicas como : Brújula, Trackback.
- Nos permite crear y almacenar puntos de referencia o Waypoints.
- Nos permite grabar punto a punto el camino recorrido o Track.

 

 

2.5 Configuración Inicial
 

Cuando encendemos por primera vez el GPS se hace necesario configurar tanto las unidades de medida de éste como el Idioma (en los receptores que lo permitan) que generalmente viene por defecto en Inglés. Un dato de configuración importante es el DATUM.

El Dátum es un modelo matemático, bastante aproximado, de la forma de la tierra en una zona particular del planeta. Existen mas de 100 Dátums distintos dependiendo de la región de la tierra en la que nos encontremos.

Existe un Dátum universal que ha sido elaborado con el propósito de que sirva para todo el planeta y se denomina WGS84 y es el modelo utilizado por defecto en el GPS para generar y almacenar en su memoria todos los cálculos.

En principio dejaremos este dato tal como está, pero tenemos que saber que en caso de trabajar con mapas tendremos que configurar el Dátum de manera que coincida con el del mapa, en el caso de España, tanto los mapas del IGN (Instituto Geográfico Nacional
) como los del SGE (Servicio Geográfico del Ejercito) utilizan el Europeo de 1950.

Tener en cuenta también que si vamos a intercambiar información a través de un PC con un programa como Oziexplorer no será necesario modificar el Dátum pero si tendremos que indicarle en la configuración del Ozi el Dátum que utiliza nuestro GPS y el propio Ozi se encargará de convertir la información automáticamente.


 

 

2.6 Teclas
 

Pasa el cursor por encima de la imagen.


FLECHAS o CURSOR : Nos desplaza a través de las diferentes opciones del menú y controla los movimientos del cursor en la pantalla mapa.

IN : Ajusta la escala del mapa para visualizar una escala más pequeña. (ZOOM IN)

OUT : Ajusta la escala del mapa para visualizar una escala más grande. (ZOOM OUT)

PAGE : Pasa de una página principal a otra. Sale de una página de submenu a una principal.

ENTER (MARK) : Actúa igual que en un PC, selecciona una opción marcada del menu, aceptando la entrada de datos. Crea Waypoints, si estamos en la pantalla de mapa, generalmente manteniendola pulsada durante mas de un segundo.

QUIT : Regresa a la pantalla de la página previa. Cuando se están introduciendo datos, restaura el valor previo.

MENU : Accede al Menú de opciones para la página en curso. Si se pulsa dos veces visualiza el menú principal.

POWER/LIGHT : Enciende y apaga el receptor. Conecta y desconecta la iluminación.

NAV/MOB : Sólo presente en algunos modelos de GPS diseñados para la vavegación en el mar. NAV se utiliza como un acceso rápido a determinadas funciones, como GOTO o TRACKBACK. MOB o "hombre al gua", utilizada para situaciones de emergencia, marca un Waypoint e inicia la navegación hacia ese punto.

PANTALLA : Pantalla gráfica. Puede tener un mapa de fondo o no. De no tenerlo veremos un fondo vacio con una representación del la huella o track y los puntos o waypoints.

Siempre que una tecla tenga más de una función (ENTER/MARK) para llamar a la función principal (ENTER) tenemos que pulsarla una única vez, para llamar a la función secundario (MARK) tendremos que mantenerla pulsada durante al menos un segundo.

 

3 PRINCIPALES FUNCIONES

 

3.1 Waypoint
 

Es un punto de coordenadas conocidas, que determina la situación de un lugar en un mapa. Un Waypoint puede ser una posición memorizada durante una excursión. Es también cada uno de los puntos de los que se divide una RUTA.

Durante una excursión es conveniente marcar un Waypoint al principio de ésta o junto al coche, en caso de hacerla a pie, con el fin de poder llegar al punto de destino lo mas fácilmente posible.

Crear un Waypoint en nuestro receptor GPS es una tarea muy sencilla y simple, ya que solo tenemos que memorizarlo y asignarle un nombre y un icono. El GPS le asigna un nombre de manera automática al waypoint, normalmente un contador de tres dígitos que puede estar acompañado de las letras WPT dependiendo del modelo. Debemos ponerle un nombre que nos recuerde el lugar y un icono que lo caracterice. Todos los receptores tienen una tecla asignada a esta función (MARK, ENTER, GOTO...) y mediante una pulsación prolongada o repetida sobre la pantalla de navegación accedemos a una pantalla donde tenemos que ponerle el nombre y confirmar mediante una opción de OK y el Waypoint queda memorizado en el receptor GPS.

Para crear un Waypoint tan solo debemos pulsar la tecla apropiada para nuestro GPS en la pantalla de mapa y nos aparecerá la pantalla donde definimos el nombre e icono del Waypoint. (GPS V)


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