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4 ESO - TECNO. GPS - Contenido educativo

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Subido el 7 de marzo de 2021 por Juan Ramã‼N G.

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Explicación del funcionamiento del sistema de posicionamiento global GPS.

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Vamos a ver el GPS. Para entender cómo funciona un GPS, primero tenemos que entender dos cosas. 00:00:00
Imaginemos que esta es la superficie de la Tierra, ¿vale? Vista de perfil. Y aquí está 00:00:09
mi coche, ¿vale? Con mi GPS. Mi móvil, me dejo. Entonces, sobre la Tierra, ¿cómo se 00:00:17
llamaban los satélites que estaban siempre sobre el mismo punto de la Tierra? Unos satélites 00:00:29
que se movían girando alrededor de la Tierra a la misma velocidad que la propia Tierra 00:00:34
y por lo tanto siempre estaban en el mismo punto. ¿Cómo? ¿Geo qué? Sí, era geo, 00:00:40
pero la ge significaba geoestacional. ¿Vale? El nombre eran los geos, pero esos geos eran 00:00:49
satélites geoestacionarios. ¿Qué quiere decir? Que ese satélite siempre está ubicado 00:00:57
encima de la Tierra sobre el mismo punto. Esos dos se unen, porque se mueven juntos 00:01:07
en la Tierra. La Tierra gira, pero también gira el satélite. Y como giran a la misma 00:01:13
velocidad, siempre están encima del mismo punto de la Tierra. ¿Vale? Y esta ubicación 00:01:17
sí que se conoce dónde está exactamente ubicado mi satélite. Porque lo he colocado 00:01:23
yo. Yo lo coloco encima de Madrid. Justamente encima de la Puerta del Sol. Perfecto. Pues 00:01:29
ahí encima tengo un satélite. ¿Vale? Y sé que está exactamente ahí. Bueno, fijaros. 00:01:35
¿Qué es lo que hacen estos satélites? Estos satélites están sincronizados, ¿vale? Con 00:01:41
unas antenas, con unas antenas que a su vez están conectadas. Y estas antenas lo que 00:01:56
están metiendo es un código de tiempo. Es como un reloj, ¿vale? Como un secundero de 00:02:05
un reloj. Con lo cual, los dos satélites tienen el reloj perfectamente sincronizado 00:02:12
exactamente al microsegundo. Los dos satélites están exactamente con sus relojes totalmente 00:02:21
a la vez vale y qué es lo que hacemos fijaros 00:02:28
voy a hacer una cosa voy a colocar el coche más a la izquierda 00:02:34
voy a colocar el coche aquí un poquito más a la izquierda 00:02:39
entonces mi satélite de la izquierda el satélite A emite una onda que lleva la 00:02:45
información que lleva esa señal es el momento en el que la he emitido. Entonces, esta onda 00:02:56
la he emitido a las 12.00, por ejemplo. Bueno, pues exactamente al mismo tiempo este satélite 00:03:05
ha emitido la misma onda con el mismo código de tiempo, pero indicando que es una onda 00:03:15
que viene del satélite B, y entonces se emite la misma onda, una onda que lleva la información 00:03:21
de las 12.00. ¿Vale? ¿Veis la jugada, no? Bueno, por lo tanto tenemos dos satélites, 00:03:29
satélites que están sobre la superficie de la Tierra en una ubicación que yo conozco. 00:03:41
Una antena que está sincronizando, porque está conectada por cables, ¿vale? Está 00:03:48
sincronizada con un reloj en la Tierra, un único reloj, y está enviándole a los relojes 00:03:54
de los satélites para que esos relojes no se desincronicen, para que estén siempre 00:03:59
sincronizados al microsegundo. Y luego, lanza los dos a la vez, los dos satélites, una 00:04:04
onda con la siguiente información. Soy el satélite A, son las 12 en punto, por ejemplo, 00:04:11
o la hora que sea a la que yo he emitido esa onda. ¿Vale? 00:04:17
Bueno, fijaros, esta onda y esta onda van a llegar a este coche, pero ¿cuál va a llegar antes? 00:04:24
Va a llegar antes la onda azul, porque está más cerca, ¿no? 00:04:40
Entonces, igual que cuando nos alejamos mucho, el sonido tarda en llegar, 00:04:45
cuando nos alejamos hasta el espacio para llegar al satélite, el tiempo que tarda la onda tarda en llegar. 00:04:49
Bien, ¿qué hace mi GPS? Mi GPS lo que hace es recibir la onda A, que fue emitida a las 12.00 y la he recibido a las 12.01. 00:04:54
y después 00:05:16
al poquito, cuando me llega la señal 00:05:21
de las 12 en punto del satélite B, pues cojo y digo 00:05:25
mira, acaba de llegar la onda de las 12 en punto y ha llegado 00:05:29
a las 12.02, entonces 00:05:33
con la diferencia entre la hora de la salida 00:05:40
y la hora de la llegada y sabiendo la velocidad a la que se transmite, que puedo calcular 00:05:44
La distancia a la que está el satélite, ¿vale? Si yo sé que yo voy a tres kilómetros por hora y he estado tres horas conduciendo, ¿cuántos kilómetros he conducido? Pues como cada hora son tres kilómetros, son nueve kilómetros, ¿no? Multiplico y ya está saliendo la velocidad del tiempo de viaje, sé cuánta distancia he recorrido. 00:05:48
Pues en este caso, como la velocidad de las ondas la conozco, que es la velocidad de la luz y como el tiempo que ha tratado de llegar lo conozco porque dentro de la señal tengo la información de cuando salió y sé cuando ha llegado porque lo he apuntado cuando lo he recibido, lo que hago es saber la distancia al satélite A y la distancia al satélite B. 00:06:09
de acuerdo ahora fijaros una cosa voy a ver este mapa desde arriba voy a coger 00:06:35
y me voy a poner con un dron mirando el mapa desde arriba 00:06:46
aquí tengo la carretera esta es la carretera 00:06:50
parece malada vale 00:06:56
aquí tengo a ver un segundito aquí tengo el coche 00:07:01
Aquí tengo el satélite A, ¿vale? 00:07:11
Y aquí tengo, bueno, aquí, me lo coloco aquí para que se vea igual. 00:07:29
Aquí tengo el satélite B, este es el satélite B, ¿vale? 00:07:43
Lo estoy viendo desde arriba, claro, los satélites no tienen que estar alineados justo por donde va el coche, 00:07:50
están donde estén, encima de la tierra en un punto, ¿vale? 00:07:55
Entonces, este es el punto geográfico donde está B, y este es el punto geográfico donde está A. 00:07:58
Bien, yo sé que estoy a 54 kilómetros del satélite A. 00:08:05
¿Cuáles son todos los puntos que están a 54 kilómetros? 00:08:15
Pues fijaros, a 54 kilómetros no solamente está este, sino todos estos. 00:08:20
Yo de la distancia a un satélite solo puedo saber que estoy en un punto de esta circunferencia 00:08:24
Porque todos me darían a 54 kilómetros, ¿sí o no? 00:08:33
Todos estarán a la misma distancia del satélite 00:08:37
¿Vale? 00:08:39
Y si yo cojo y digo, y estoy a 30 kilómetros de este 00:08:41
¿Vale? 00:08:45
Entonces cojo y hago a 30 kilómetros de este 00:08:46
¿Qué ha ocurrido? 00:08:51
que yo ya tengo 00:08:53
solamente dos posibilidades. 00:08:55
Ya tengo dos posibilidades. 00:09:00
¿Qué necesito para ubicar exactamente 00:09:02
mi coche? 00:09:04
Un tercer satélite. 00:09:08
En el momento en el que yo localice tres satélites, 00:09:11
la distancia al tercer satélite 00:09:14
me rompe la ambigüedad. 00:09:15
Porque ya no puede ser este. 00:09:18
¿Lo veis? 00:09:19
Por eso necesito tres satélites 00:09:21
para ubicar mi ubicación con jefes. 00:09:23
Si no tengo localizados 00:09:26
tres satélites desde mi posición, 00:09:27
no puedo saber dónde estoy. 00:09:29
Es otro satélite. Hay 24 satélites 00:09:33
repartidos por toda la superficie 00:09:36
de la espelaza terrestre. 00:09:38
En todo el mundo, tenemos 24 satélites. 00:09:40
¿Vale? 00:09:43
Yo, desde donde estoy, tengo que tener 00:09:44
al menos, tengo que recibir al menos 00:09:46
la señal de tres de ellos. 00:09:48
En el momento en que mi 00:09:50
este, mi móvil, 00:09:51
se ponga a escuchar y reciba la señal 00:09:53
de tres satélites diferentes, como cada señal 00:09:56
lleva la identificación del satélite de donde 00:09:58
viene, con que reciba de tres 00:10:00
ya sé dónde estoy, porque 00:10:02
puedo triagular, ¿lo veis? 00:10:04
Si solo recibo de dos 00:10:06
me da, no tengo 00:10:08
información del GPS, imaginaos 00:10:09
que estoy muy cerca a un 00:10:12
muro, y ese muro me está 00:10:14
batallando toda la mitad del cielo que 00:10:16
me tapa, y de la mitad que me queda 00:10:18
solo tengo un satélite o dos disponibles 00:10:20
entonces pierdo la cobertura del GPS, no sé dónde estoy 00:10:22
me da un dato disparatado 00:10:24
o me dice, no tengo cobertura HPS. 00:10:26
¿Entendéis? Porque no tengo cobertura. 00:10:30
O cuando estoy en un garaje, no veo ninguno, 00:10:32
pues entonces no me da, no me sabe dónde está el HPS, 00:10:35
no sé dónde estoy. 00:10:38
Pero sin embargo, si yo, cuando enciendo la radio, 00:10:39
recibo la señal de mis satélites y tengo al menos tres, 00:10:43
luego ocurre esto, que yo triangulo. 00:10:47
Y sé la distancia a mis tres satélites 00:10:50
y con esa distancia sé exactamente dónde estoy. 00:10:52
¿Vale? 00:10:55
Así de fácil 00:10:56
¿De acuerdo? 00:10:57
Si tengo más, mejor 00:10:59
Cuantos más satélites tenga, más precisa es esta medida 00:11:00
Porque esta medida 00:11:04
Me da un error de unos cuantos metros 00:11:06
A lo mejor de 10 o 15 metros 00:11:08
Pero claro 00:11:10
Si una medida me da un error de 10 o 15 metros 00:11:12
Y tengo otra circunferente 00:11:15
Y tengo otra error de 10 o 15 metros 00:11:16
Y tengo otra de 10 o 15 metros 00:11:18
Pues lo que ocurre en ese punto de contacto 00:11:20
Es que yo, fijaros, pues a lo mejor 00:11:22
dos hacen aquí, la tercera pasa por ahí, y tengo aquí una zona de incertidumbre que yo sé que estoy por ahí. 00:11:24
Pero si de repente tengo otro satélite por aquí, tengo otro satélite por allá, tengo otro satélite por aquí, 00:11:30
tengo otro satélite por aquí, pues al final cada vez el punto es más pequeño y es más precisa la medida. 00:11:35
Cuantos más satélites pueda haber, mejor precisión tengo de dónde estoy publicado. 00:11:40
Siempre me doy error unos cuantos metros, ¿vale? 00:11:46
O sea, al principio, hasta que yo no me empiezo a mover, el GPS no sabe exactamente dónde estoy. 00:11:49
Y el GPS sabe dónde estoy porque, por ejemplo, cuando yo voy andando, no puedo ir atravesando edificios. 00:11:54
Entonces, como tenemos un mapa de calles y de carreteras, cuando yo avanzo, se supone que avanzo por una calle. 00:12:00
Entonces, ya si yo me estoy desviando hacia un edificio, él me reajusta y me corrige el propio aparato, 00:12:06
me corrige la posición a la calle más cercana. 00:12:13
¿Vale? 00:12:16
Bueno, pues así es como funciona el GPS 00:12:16
¿Lo habéis entendido? 00:12:19
Es relativamente sencillo 00:12:21
El móvil no emite nada 00:12:22
Mucha gente piensa que es el móvil el que emite la señal 00:12:24
Y los satélites me dicen donde estoy 00:12:26
Mentira 00:12:28
El móvil es un receptor 00:12:29
Porque si no necesitaría, como siempre hemos dicho 00:12:31
Que necesito conectarme con un satélite 00:12:33
Vale para tener potencia, pero no 00:12:35
Con un receptor pequeñito me vale 00:12:39
Porque yo lo único que tengo que hacer es escuchar en la frecuencia correcta 00:12:41
Las señales de los satélites 00:12:44
Y simplemente hacer el cálculo 00:12:46
cuánto tiempo hace que ha salido ya sea que distancia está y con ese triángulo 00:12:48
habéis entendido también porque me hacen faltar mínimo tres satélites porque con dos tengo una 00:12:54
ambigüedad de puntos con dos tengo dos circunferencias que se cortan a no ser que justo esté en medio 00:12:59
exactamente en el punto entre los dos satélites donde no hay ambigüedad que esté alineado con los 00:13:05
satélites y de ese punto si puedo con dos satélites mirarlo pero eso es un caso muy particular lo normal es que eso no va a ocurrir 00:13:11
Yo no voy a estar exactamente entre los dos satélites 00:13:17
Para saber dónde estoy 00:13:20
Necesito al menos tres 00:13:21
Por eso os he puesto la visión desde el cielo 00:13:23
Si lo hubiera dejado aquí, con dos me vale 00:13:25
Porque estoy alineado 00:13:27
Justo las dos circunferencias son tangentes 00:13:28
¿Vale? Están tocándose en un micrón 00:13:32
¿De acuerdo? 00:13:34
Bueno, pues eso es el GMS 00:13:38
Y eso es lo que os cuenta el libro aquí 00:13:40
Tenemos una red de 24 satélites geoestacionarios 00:13:42
¿Eso qué quiere decir? 00:13:46
que ahora mismo el GPS es un sistema que pertenece a Estados Unidos, por cierto, ¿vale? 00:13:46
Y además Estados Unidos, como es un sistema que ellos utilizan para ubicar sus aviones de defensa 00:13:52
y sus sistemas militares, lo que hacen es que meten dentro de la señal un error. 00:13:57
Directamente meten un error. 00:14:05
Con lo cual, por eso, podríamos tener una precisión de milímetros en la medida. 00:14:07
Pero no la tenemos porque la señal es confusa adrede. 00:14:12
y lo hacen para que si los rusos quieren ubicar sus satélites con su sistema no 00:14:16
puedan 00:14:23
entonces los rusos no pueden utilizar este sistema 00:14:27
en europa tenemos un sistema que tiene menos satélites y en principio nosotros 00:14:31
tenemos ahí una especie de GPS europeo 00:14:39
que utilizan algunas compañías 00:14:42
aéreas y tal, pero con razón de desarrollo 00:14:44
así todo el mundo utiliza 00:14:46
GPS como sistema 00:14:54
global de posicionamiento 00:14:55
¿vale? y funcionamos como os acabo de explicar 00:14:57
aquí no se ve muy bien 00:15:00
porque está todo 00:15:02
puesto muy claro, por eso yo os he preferido 00:15:04
haceros el dibujo de cero 00:15:06
pero la idea es la misma 00:15:08
yo tengo un coche, tengo una señal 00:15:10
que es la que me sincroniza el reloj 00:15:13
de todos los satélites para que todos los satélites del globo los 24 tengan el reloj 00:15:14
perfectamente sincronizado porque si no no funciona yo necesito saber a qué hora 00:15:19
ha salido la señal y eso lo pone el satélite si los satélites que están cada uno en un país 00:15:24
a miles de kilómetros mandar a según su reloj cuando el reloj se desvíe un poquito 00:15:30
por lo que sea pues ya no ha cambiado el reloj se está sincronizando cada 10 00:15:34
segundos se sincroniza con una señal en tierra. Esa es perfecta. Y después necesito un mínimo 00:15:42
de tres satélites por esa razón que os he explicado. Porque con dos tendría una ambigüedad 00:15:49
y ahí no puedo ubicarme exactamente. Tendría dos alternativas. ¿Vale? 00:15:54
Valoración:
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Idioma/s:
es
Autor/es:
JUAN RAMÓN GARCÍA MONTES
Subido por:
Juan Ramã‼N G.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
115
Fecha:
7 de marzo de 2021 - 17:42
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ANTONIO GAUDI
Duración:
16′ 03″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1366x768 píxeles
Tamaño:
165.91 MBytes

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