El GNSS y el GPS trabajan mano a mano para mejorar la precisión y la eficacia.
El sistema de navegación actual se ha convertido en una parte esencial de la vida de todos. Estas tecnologías se utilizan ampliamente en diferentes industrias para lograr lecturas más precisas.
La tecnología de navegación moderna no sólo ayuda a medir distancias y ángulos de forma ideal, sino que también hace un uso exclusivo de estas mediciones en diversas industrias.
Las industrias cartográfica y topográfica se encuentran entre las primeras en utilizar la tecnología GPS, que es más precisa, rápida y requiere menos recursos humanos.
Las empresas de movimiento de tierras utilizan con frecuencia el control terrestre y los drones para guiar las obras hacia una mayor eficacia y productividad.
Aunque la navegación por satélite se utilizó originalmente para aplicaciones militares, los casos de uso de estas tecnologías se han ampliado en la actualidad. Incluye sectores privados y públicos en múltiples segmentos del mercado, como la construcción, la ciencia y otros.
Puede que la mayoría de ustedes estén familiarizados con el GPS. Puede hacerle ganar mucho tiempo mientras explora un lugar desconocido. Sin embargo, el GNSS es un término menos utilizado.
En este artículo, le familiarizaré con el GNSS y exploraré las diferencias entre GPS y GNSS. Al final, discutiremos cuál es más flexible, fiable y preciso para su caso de uso.
Allá vamos
¿Qué es el GNSS?
GNSS significa Sistema Global de Navegación por Satélite, en el que diferentes países operan muchos satélites. Esto se hace para proporcionar señales desde el espacio y transmitir datos de temporización y posicionamiento a los receptores GNSS situados en la Tierra. Los receptores utilizan además estos datos para determinar su ubicación exacta.
Los múltiples satélites que orbitan la Tierra se conocen como constelaciones; de ahí que GNSS también se refiera a la constelación de satélites. Puede utilizarse en el transporte, las estaciones espaciales, el ferrocarril, el transporte público, la carretera, el transporte marítimo, la aviación, etc.
La navegación, el posicionamiento y la temporización son esenciales en la topografía, la respuesta a emergencias, la minería, la agricultura de precisión, las finanzas, la aplicación de la ley, la investigación científica, las telecomunicaciones, etc. El rendimiento del GNSS puede mejorarse utilizando sistemas regionales de aumento basados en satélites, como el Servicio Europeo de Navegación por Complemento Geoestacionario(EGNOS).
Ejemplos de GNSS: el GPS NAVSTAR de EE.UU., Galileo de Europa, el Sistema de Navegación por Satélite BeiDou de China y el Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema(GLONASS) de Rusia.
EGNOS ayuda a mejorar la fiabilidad y precisión de la información del GPS proporcionando datos sobre la integridad de las señales y corrigiendo los errores de medición de las mismas. Pues bien, el rendimiento real se evalúa a través de cuatro criterios principales:
- Precisión: Es la diferencia entre la velocidad, el tiempo o la posición medidos y la velocidad, el tiempo o la posición reales.
- Continuidad: Significa si un sistema funciona sin ninguna interrupción.
- Integridad: La capacidad de un sistema para ofrecer un umbral de confianza en los datos de posicionamiento y alarma es la integridad en este contexto.
- Disponibilidad: El porcentaje de tiempo que necesita una señal para cumplir los criterios de precisión, continuidad e integridad es la «disponibilidad» en este contexto.
La tecnología GNSS necesita al menos cuatro satélites para calcular su ubicación mediante complicados cálculos de trilateración. En la actualidad, tres segmentos definen los satélites en el espacio.
Se consideran partes vitales de la tecnología GNSS:
- Segmento espacial: El segmento espacial define las constelaciones que orbitan entre 20.000 y 37.000 km sobre la superficie terrestre.
- Segmento de control: El segmento de control es la red de estaciones de carga de datos, estaciones de seguimiento y estaciones de control maestro situadas en todo el mundo.
- Segmento de usuario: El segmento de usuario describe el equipo que recibe las señales del satélite y emite una posición basada en la ubicación orbital de los satélites y la hora.
¿Qué es el GPS?
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de radionavegación que se utiliza en el aire, la tierra y el mar para determinar la ubicación exacta, la velocidad, la hora, etc., independientemente de las condiciones meteorológicas.
El GPS fue desarrollado por primera vez en 1978 como prototipo por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. Se hizo completamente operativo en 1993 con una constelación completa de 24 satélites.
El GPS es propiedad del gobierno de Estados Unidos y está operado por la Fuerza Espacial estadounidense. Con el GPS no sólo se benefician los militares, sino también los usuarios comerciales o civiles de todo el mundo. Aunque Estados Unidos creó y controla el GPS, todo el mundo que disponga de un receptor GPS puede acceder a él.
El GPS es un tipo de tecnología GNSS que proporciona datos de tiempo y geolocalización al receptor GPS. No requiere que ningún usuario transmita los datos, sino que funciona de forma flexible en cualquier dispositivo con una buena conexión a Internet.
En tecnología, el avance de nuevos conceptos es una prioridad para todos. Así, las exigencias tecnológicas sobre el sistema existente llevan a modernizar el GPS. Se implanta el sistema de control operativo de nueva generación y los satélites GPS bloque IIIA.
El GPS consta detres partes: satélites, receptores y estaciones terrestres. Repasemos las funcionalidades de cada una:
- Satélites: Actúan como estrellas en las constelaciones y envían señales.
- Estaciones terrestres: Utiliza el radar para asegurarse de que los satélites están en la posición que creemos que están.
- Receptor: Es un dispositivo que puede encontrar en su teléfono, coche, etc., que busca invariablemente las señales de los satélites. Además, determina la distancia a la que se encuentra del lugar que desea conocer.
GNSS vs. GPS: Funcionamiento
¿Cómo funciona el GNSS?
El GNSS varía en diseño y antigüedad, pero el funcionamiento es el mismo. El satélite transmite dos ondas en banda L, es decir, L1 y L2. Estas ondas portadoras transmiten datos del satélite a la Tierra.
Los receptores GNSS constan de dos partes: una es una antena y otra es una unidad de procesamiento. El principio de funcionamiento de ambas unidades es sencillo. La antena recibe las señales de los satélites mientras que la unidad de procesamiento las detecta. Se necesitan al menos cuatro satélites para recoger información precisa para determinar la posición.
Los satélites GNSS orbitan la Tierra cada 11 horas, 58 minutos y 2 segundos. Cada satélite es capaz de transmitir señales codificadas que contienen un sello de tiempo estable y detalles de la órbita. Las señales contienen información que un receptor necesita para calcular la ubicación de los satélites y ajustarse en consecuencia para un posicionamiento preciso.
El receptor calcula la diferencia de tiempo entre la hora de recepción de la señal y la de emisión para computar la distancia precisa. Proporciona los resultados en forma de altura, longitud y latitud.
¿Cómo funciona el GPS?
El GPS funciona mediante una técnica de trilateración que recoge las señales de los satélites para proporcionar información de salida sobre la ubicación al usuario. Los satélites que orbitan alrededor de la Tierra envían señales que deben ser leídas e interpretadas por el dispositivo de lectura del GPS situado cerca o sobre la superficie terrestre.
El dispositivo GPS debe leer las señales de al menos cuatro satélites para obtener una localización precisa. Cada satélite da dos vueltas diarias alrededor de la Tierra y envía una señal, una hora y unos parámetros orbitales únicos.
Dado que un dispositivo GPS da información sobre la distancia al satélite, un solo satélite no será capaz de proporcionar una localización exacta.
Al igual que las constelaciones GNSS, el GPS también incluye tres segmentos: espacio, control y usuario.
- Segmento espacial: El segmento espacial consta de 30 satélites en órbita operados por la Fuerza Espacial estadounidense. Estos satélites pueden emitir señales de radio para supervisar y controlar estaciones en la Tierra.
- Segmento de control: El segmento de control del GPS incluye copias de seguridad, varias estaciones de monitorización, antenas terrestres específicas y un control maestro en todo el mundo. Esto garantiza que los satélites GPS funcionen bien y orbiten en la posición correcta.
- Segmentousuario: El segmento de usuarios se refiere a todas las personas que confían en los satélites GPS para medir la posición, la navegación y la hora.
GNSS vs GPS: Ventajas y limitaciones
Ventajas del GNSS
Ya conocemos el término GNSS, que engloba tres o más satélites de diferentes países para proporcionarle información correcta y precisa. He aquí algunas de las ventajas del GNSS:
- Todos los sistemas mundiales de navegación están disponibles en todo momento. Si uno no funciona debido a las condiciones atmosféricas, otro le ayudará del mismo modo. Por lo tanto, el GNSS proporciona más disponibilidad y acceso a las señales a los receptores.
- Obtendrá datos de sincronización precisos que se utilizarán posteriormente para desarrollar una red IoT de alta precisión.
- Al tratarse de una constelación de satélites, mejora la solución de navegación, mejorando el TTFF, que significa Tiempo hasta la Primera Fijación.
- Ahorra dinero y tiempo al proporcionar precisión de localización a su dispositivo.
- Conseguirá una conectividad ininterrumpida en cualquier lugar, como bosques extensos, cuevas, lugares densamente poblados, etc.
- Los receptores GNSS eliminan automáticamente el satélite que ha fallado de la lista de navegación para ofrecerle la mejor solución.
Limitaciones del GNSS
A continuación se indican algunas limitaciones del GNSS:
- Se necesitan sistemas aumentados cada vez que utilice sistemas GNSS para apoyar las aproximaciones de precisión.
- La precisión vertical es superior a 10 metros.
- Los sistemas aumentados se despliegan para cumplir los requisitos de disponibilidad, precisión, continuidad e integridad.
- Afectan a operadores de aeronaves, pilotos, servicios de tráfico aéreo, personal regulador, etc.
- La seguridad de la navegación depende de la precisión de las bases de datos.
Ventajas del GPS
- Es fácil de utilizar
- Bajo coste
- cobertura del 100% de la Tierra
- Gracias a su precisión, puede ahorrar combustible
- Puede utilizar la tecnología GPS para encontrar hoteles cercanos, gasolineras, tiendas, etc.
- Es fácil de integrar en sus dispositivos
- Le proporciona un sólido sistema de seguimiento
Limitaciones del GPS
- El chip GPS agota toda la batería de su dispositivo.
- No atraviesa paredes sólidas. Esto significa que los usuarios no pueden utilizar esta tecnología en interiores ni bajo el agua.
- La precisión depende de la calidad de la señal del satélite.
- La posición varía cuando el número de satélites es limitado.
- Durante las tormentas geomagnéticas u otras condiciones atmosféricas, no podrá acceder a la localización.
- El equipo topográfico necesita una vista despejada del cielo para recibir las señales.
- A veces, la imprecisión puede mostrarle otro camino o ubicación no válidos.
GNSS vs. GPS: Aplicaciones
Aplicaciones del GNSS
La tecnología GNSS se desarrolló por primera vez en el siglo XX para ayudar al personal militar. Con el tiempo, la tecnología se abrió camino hacia muchas aplicaciones:
- Durante la fabricación, los automóviles están equipados con GNSS que muestran mapas en movimiento, ubicación, dirección, velocidad, restaurantes cercanos y mucho más.
- Los sistemas de navegación aérea utilizan una visualización de mapas en movimiento. También se conecta al piloto automático para la navegación de rutas.
- Los barcos y las embarcaciones utilizan el GNSS para localizar océanos, mares y lagos. También se utiliza en las embarcaciones para el gobierno automático.
- Los equipos pesados utilizados en la construcción, la agricultura de precisión, la minería, etc., utilizan la tecnología GNSS para guiar las máquinas.
- Los ciclistas utilizan el GNSS en travesías y carreras.
- Los escaladores, los peatones ordinarios y los excursionistas utilizan esta tecnología para conocer su posición.
- La tecnología GNSS también está disponible para los discapacitados visuales.
- Las naves espaciales utilizan esta tecnología como herramienta de navegación.
Aplicaciones del GPS
El GPS tiene muchas aplicaciones en todo el mundo. Descubramos algunas de ellas.
- La industria aeronáutica utiliza el GPS para proporcionar a los pasajeros y pilotos la posición del avión en tiempo real.
- Las industrias marítimas proporcionan aplicaciones de navegación precisas a los capitanes de las embarcaciones.
- Los agricultores utilizan receptores GPS en sus equipos agrícolas.
- Topografía
- Militar
- Servicios financieros
- Telecomunicaciones
- Guiado de vehículos pesados
- Actividades sociales
- Localización de posiciones
- Lugares cercanos
- Búsqueda de tesoros
- Viajes en solitario
Y así sucesivamente.
GNSS vs GPS: Diferencias
Todos conocemos el GPS como la herramienta de referencia que ayuda a encontrar cualquier ubicación, restaurante, dirección y mucho más. Incluso puede compartir su ubicación actual o en directo con otras personas. A través del GPS, podemos acceder a ubicaciones, pero durante cualquier interferencia en la señal, no podrá acceder a la ubicación o a la información.
GNSS es un término con un funcionamiento similar al GPS pero con un acceso más flexible y fiable a las localizaciones incluso durante las interferencias. Incluye el GPS, Baidu, Galileo, GLONASS y otros sistemas de constelación. Por eso se denomina Sistema Internacional de Constelación Múltiple por Satélite. Se puede decir que el GNSS utiliza múltiples satélites GPS de varios países para navegar por la localización exacta.
Profundicemos en las principales diferencias entre las tecnologías basándonos en algunos aspectos.
| Criterios | GNSS | GPS |
| Altitud orbital | Combina la altitud orbital de varios satélites, como 19.100 km para el GLONASS y 20.200 para el GPS. | Los satélites GPS vuelan muy por encima de la superficie terrestre a una altitud de 20.200 km o 10.900 millas náuticas con un periodo de 12 horas |
| Precisión | Proporciona información más precisa. Obtendrá un resultado con una precisión a nivel centimétrico o milimétrico. | Proporciona una información menos precisa ya que puede fluctuar debido a las condiciones atmosféricas, el bloqueo de la señal, etc. Registra su precisión de 4,9 m a 16 pies. |
| País de origen | Los sistemas GNSS incluyen el GPS de EE.UU., el GLONASS de Rusia, el Galileo de Europa y el BeiDou de China | Es un tipo de sistema GNSS que se desarrolló en EE.UU. |
| Satélites | Cuenta con 31 satélites de GPS, 24 de GLONASS, 26 de Galileo y 48 de BeiDou | Tiene 21 satélites en órbita |
| Periodo | Los periodos de los distintos sistemas de navegación son GLONASS: 11 horas y 16 minutos Galileo: 14 horas y 5 minutos BeiDou 12 horas y 38 minutos NAVIC: 23 horas y 56 minutos | Vuela en órbitas circulares con un periodo de 12 horas o dos veces al día |
| Estado | El estado de cada sistema de navegación difiere, por ejemplo, GLONASS está operativo, BeiDou tiene 22 satélites operativos y más. | El estado del GPS es operativo |
| Señal | El nivel de potencia del GNSS es de 125 dBm y difiere según los satélites de varios países. | La intensidad de la señal es constante a 125 dBm. |
El GNSS proporciona datos más precisos ya que combina la información procedente de varios satélites de varios países. Por otro lado, el GPS es el proveedor de datos específico controlado y mantenido por el gobierno estadounidense.
Conclusión
El GPS es un tipo de GNSS, que fue el primer Sistema Global de Navegación por Satélite. En general, GPS se utiliza a menudo para describir un sistema de navegación por satélite. Ambos son iguales en cuanto a su funcionamiento, pero difieren en su forma de trabajar.
El GNSS y el GPS se utilizan en múltiples campos en los que se necesita disponer de información precisa y continua sobre la hora y la posición, como el transporte, la navegación marítima, las comunicaciones móviles, la agricultura, el atletismo y muchos más.