409-SISTEMA-DE-POSICIONAMIENTO-GLOBAL-GPS-APLICADO-AL-CONTROL-DE-MAQUINARIA-PESADA

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y 
ARQUITECTURA 
ZACATENCO. 
SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL GPS 
APLICADO AL CONTROL DE MAQUINARIA 
PESADA. 
T E S I S 
PARA OBTENER EL TITULO DE 
INGENIERO CIVIL 
PRESENTA: 
REYES  ABONCE  SAMUEL 
•  AGRADECIMIENTOS.
A DIOS: 
Por darme la oportunidad de vivir, y por estar conmigo en todo 
momento. 
A MIS PADRES: 
Por  haber  depositado  toda  su  confianza  en  mí,  por  haberme 
apoyado incondicionalmente en mi vida a base de sacrificios, amor, 
y esmero. 
A MIS HERMANOS: 
Por su amistad incondicional. 
A MI ESPOSA: 
Por su apoyo moral en todo momento, por su confianza y amor. 
A MIS SUEGROS: 
Por su apoyo y confianza. 
AL ING. RICARDO LÓPEZ RAMÍREZ. 
Por todo su apoyo sugerencias y opiniones, ya que eso sirvió para el 
desarrollo de este trabajo. 
AL ING. RICARDO NUÑES VÁZQUEZ. 
Por sus observaciones, comentarios, y su fina atención. 
AL IPN Y A LA ESIA UNIDAD ZACATENCO. 
Por darme la formación profesional y ética de mi persona, y a todos 
los   profesores que con su esfuerzo y dedicación logran formar día 
con día técnicos profesionales con la más alta calidad.
PRÓLOGO. 
El contenido de esta tesis responde  a las expectativas del 
estudiante en la carrera de ingeniería civil y egresados de 
la  misma,  ya  que  fortalece  y  complementa  los 
conocimientos  y  experiencias  fundamentales  de  el 
ingeniero civil. 
Esta  tesis  fue  realizada  con  la  intención    de  despertar  el 
interés por conocer  los avances tecnológicos aplicados en 
la  topografía,  logrando  así  una mejor  infraestructura  con 
mayor rapidez y precisión 
“El    éxito  en  la  vida  moderna  se  logra  por medio  de  la 
comunicación y la cultura”.
SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL 
(GPS) APLICADO AL CONTROL DE 
MAQUINARIA PESADA.
ÍNDICE 
Prólogo. 
UNIDAD 1       Evolución de los equipos topográficos. ..........   1 
1.1  ¿Qué es la topografía? ............................................... 1 
1.2  Equipos topográficos.  ..............................................  2 
1.2.1  Transito.  ...................................................................... 2 
1.2.2  Teodolito óptico.   .......................................................  3 
1.2.3  Teodolito electrónico.  ................................................. 4 
1.2.4  Ocular acodado.  .........................................................  5 
1.2.5  Distaciómetro.  ............................................................ 6 
1.2.6  Estación semitotal.  ....................................................  9 
1.2.7  Estación total. .............................................................10 
1.2.8  Precisión.  ...................................................................11 
1.2.9  Navegadores GPS.   ................................................... 12 
1.2.9.1 Gps topográficos.   ..................................................... 13 
1.3  Histor ia de los satélites.  ......................................... 15 
1.3.1  Satélites de comunicaciones.  .................................... 15 
1.3.2  Cronología de los principales satélites de ... 
Comunicaciones. .....................................................  18 
1.4  Bandas de fr ecuencia. ...........................................  20 
1.4.1  La banda c.  .............................................................  20 
1.4.2  La banda ku  ............................................................  20 
1.4.3  La banda ka  ............................................................  21 
1.4.4  Orbitas. ...................................................................  22 
1.5  Componentes y aplicaciones VSAT.  ..................  23 
1.5.1  Para grandes compañías multinacionales. ..............  24 
1.5.2  Para proveedores de Internet (ISP).  .......................  24
UNIDAD 2      ¿Qué es el sistema GPS? .................................  25 
2.1  NAVSTAR sistema GPS.  ........................................  27 
2.2  Histor ia y cr onología del sistema GPS.  .................  30 
2.2.1 Segmento espacial. ....................................................... 33 
2.2.2 Planificación de las observaciones. .............................. 35 
2.2.3 Segmento de control. ...................................................  36 
2.2.4 Segmento utilitario. .....................................................  37 
2.3  Precisión del DGPS.   ..................................................  38 
2.3.1 Número de satélites visibles.  ......................................  38 
2.3.2 Dilución de la precisión posicional (PDOP). ..............  39 
2.3.3 Relación señal ruido.  ..................................................  39 
2.3.4 Elevación .....................................................................  39 
2.3.5 Factores ambientales.  .................................................  40 
2.4  GPS y agr icultura de precisión.  .............................  41 
2.4.1 Receptores geodésicos.  ..............................................  42 
2.4.2 Obtención de la información. .....................................  42 
2.4.3 Diferencias con los métodos tradicionales. ................  43 
2.4.4 Estático relativo. .........................................................  43 
2.4.5 Cinemático relativo. ...................................................  44 
2.4.6 Pseudocinemático relativo. ........................................  45 
UNIDAD 3       Funcionamiento del sistema GPS. ...............  46 
3.1  Geometr ía de la obser vación.  ................................. 46 
3.2  Sistemas de medida.  ................................................ 50 
3.2.1 Medición de la distancia. ............................................ 50 
3.2.2 Pseudo distancia. ......................................................... 52 
3.2.3 Otra forma de medir distancia a los satélites. ............. 53 
3.2.4 Medidas de fase. ......................................................... 54 
3.2.5 Principios de funcionamiento de gps.  ........................ 55
UNIDAD 4       ¿Cómo funciona el sistema GPS en cinco pasos 
lógicos. .........................................................  61 
4.1  La tr iangulación desde los satélites.  ....................  62 
4.1.1 Midiendo las distancias a los satélites. ...................... 62 
4.2  Un código aleator io. ................................................. 65 
4.2.1 Control perfecto del tiempo. ...................................... 67 
4.3  Una medición adicional remedia el desfase del 
timing. .......................................................................  68 
4.4  Conocer donde están los satélites en el espacio. ........  70 
4.4.1 Un satélite a gran altura se mantiene estable. ............  70 
4.4.2 El control constante agrega precisión. .......................  71 
4.4.3 Corrigiendo el mensaje. .............................................  72 
4.4.4 Corrigiendo errores. ...................................................  73 
UNIDAD 5       Fuentes de error.............................................. 74 
5.1  Tiempo.  ..................................................................... 74 
5.2  Un rudo viaje a tr avés de la atmósfera.  ................. 79 
5.2.1 Ionosfera. ..................................................................... 79 
5.2.2 Troposfera. .................................................................  80 
5.3  Relojes de los satélites.  ............................................ 80 
5.3.1 Errores de orbita. ......................................................... 80 
5.3.2 Multitrayectoria . ......................................................... 81 
5.3.3 Geometría satelital. ..................................................... 81 
5.3.4 Receptores de gps. ...................................................... 82 
5.3.5 Efemérides. ................................................................  83 
5.4  Problemas en el satélite.  ........................................85 
5.4.1 Algunos ángulos son mejores que otros.....................  85 
5.4.2 Errores intencionales. ................................................  86 
5.5  Técnicas y precisiones. ............................................  87 
5.5.1 Posicionamiento autónomo. ......................................  87 
5.5.2 Corrección diferencial. ..............................................  87 
5.5.3 La línea final. ............................................................  91 
5.5.4 Programación. ...........................................................  92 
5.5.5 Resumen de las fuentes de error del sistema gps. .....  95
UNIDAD 6       El sistema de referencia Datum WGS­84 que 
rige el sistema Navstar de GPS...................  96 
6.1  Sector  usuar io.  ......................................................  99 
6.2  Navstar  y glonass.  ................................................. 100 
6.3  Posicionamiento global en tiempo real sobre una 
carta topográfica.   ...................................................  103 
6.3.1 Ventajas del uso del GPS con el software apropiado.103 
UNIDAD 7       Maquinaria de obra civil guiada por  control 
remoto  con  técnicas de GPS cinemático en 
Tiempo real. ...............................................  108 
7.1  Fuer te cooperación entre especialistas.  .............  109 
7.2  Problemas prácticos.  ...........................................  112 
7.2.1 Simulación. .............................................................  113 
7.3  Pruebas reales.  ....................................................  115 
7.3.1 Perspectivas de negocio. ........................................   116 
7.4  Aplicaciones del sistema GPS.  ...........................  116 
Conclusiones.  ....................................................................  120 
Bibliografía.   ....................................................................... 122
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PARA OBTENER EL TITULO DE 
INGENIERO CIVIL 
PRESENTA: 
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UNIDAD ZACATENCO. 
1 
UNIDAD 1 
EVOLUCIÓN DE EQUIPOS TOPOGRÁFICOS. 
1.1 ¿QUÉ ES LA TOPOGRAFÍA? 
*La  topografía  se  define  del  griego:  (topos,  lugar  y  graphein, 
describir)  como  la  ciencia  que  trata  de  los  principios  y  métodos 
empleados para determinar las posiciones relativas de los puntos de 
la  superficie  terrestre, por medio de  las medidas, y usando  los  tres 
elementos del espacio, estos elementos pueden ser: dos distancias y 
una elevación, o una distancia una elevación y una dirección.  (Ver 
figura n.­1). 
El conjunto de operaciones necesarias para determinar las posiciones 
de puntos en la superficie de la tierra, tanto en planta como en altura, 
los  cálculos  correspondientes  y  la  representación  en  un  plano 
(trabajo  de  campo  +  trabajo  de  oficina)  es  lo  que  comúnmente  se 
llama “Levantamiento Topográfico” La topografía como ciencia que 
se encarga de  las mediciones de  la superficie de  la  tierra, se divide 
en tres ramas principales que son la geodesia,  la  fotogrametría y  la 
topografía plana. 
Figura n.­1 
* Fernando García Márquez, Curso básico de topografía, definición aplicaciones y división 
de la topografía, Primera edición, Editorial: Pax México, México, 2003, Pág. 1.
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1.2  EQUIPOS TOPOGRÁFICOS. 
*Podemos clasificar al equipo en tres categorías: Para medir ángulos 
se  encuentran  la  brújula,  el  transito  y  el  teodolito,  Para  medir 
distancias.­  aquí  se  encuentra  la  cinta  métrica,  el  odómetro,  y  el 
distanciometro; ( Ver figura n.­2) 
Figura n.­2 
Para medir pendiente se encuentran el nivel de mano, de riel, el fijo, 
basculante, automático. 
1.2.1  TRANSITO. 
Instrumento  topográfico  para  medir  ángulos  verticales  y 
horizontales,  con  una  precisión  de  1  minuto  (1´  )  o  20  segundos 
(20"), los círculos de metal se leen con lupa,  los  modelos    viejos 
tienen  cuatro  tornillos  para  nivelación,  actualmente  se  siguen 
fabricando  pero  con  solo  tres  tornillos  niveladores. 
* http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
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3 
Para diferencia un transito de un minuto y uno de 20 segundos, en 
los nonios los de 1 minuto tienen en el extremo el numero 30 y los 
de 20 segundos traen el numero 20; (Ver figura n.­3) 
Figura n.­3 
1.2.2  TEODOLITO ÓPTICO. 
Es  la  evolución  de  el  tránsito mecánico,  en  este  caso,  los  círculos 
son  de  vidrio,  y  traen  una  serie  de  prismas  para  observar  en  un 
ocular  adicional.  La  lectura  del  ángulo  vertical  y  horizontal  la 
precisión  va  desde  1  minuto  hasta  una  décima  de  segundo.  (Ver 
figura n.­4)
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Figura n.­4 
1.2.3  TEODOLITO ELECTRÓNICO. 
Es  la  versión  del  teodolito  óptico,  con  la  incorporación  de 
electrónica para hacer  las  lecturas del  circulo vertical  y horizontal, 
desplegando  los  ángulos  en  una  pantalla  eliminando  errores  de 
apreciación, es mas simple en su uso, y por requerir menos piezas es 
mas simple su fabricación y en algunos casos su calibración. 
Las principales características que se deben observar para comparar 
estos  equipos  hay  que  tener  en  cuenta  la  precisión  el  numero  de 
aumentos  en  la  lente  del  objetivo  y  si  tiene  o  no  compensador 
electrónico; (Ver figura n.­5).
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Figura n.­5 
1.2.4  OCULAR ACODADO. 
Este es un accesorio para teodolitos y estaciones. 
*Cuando uno esta muy cerca de una estructura muy alta, requerimos 
apuntar el telescopio hacia arriba para poder ver la parte mas alta de 
la  estructura,  es  común que  ya  no  sea  tan  fácil  poner  el  ojo  en  el 
ocular por como es el equipo; (Ver figura n.­6), existe un accesorio 
que nos permite ver incluso al zenit, este es el ocular acodado, (Ver 
figura  n.­7)  los  hay muy  sencillos,  que  puede  ser  simplemente  un 
pequeño  prisma,  también  hay  otros  que  requieren  que  se  retire  el 
ocular y posteriormente poner esta extensión que junto con el prisma 
nos permite tener una excelente Visual. 
*  http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
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El  los  teodolitos ópticos se  requieren dos oculares, uno para ver el 
objeto  y  otro  para  hacer  las  lecturas  del  ángulo,  en  las  estaciones 
totales y teodolitos electrónicos, solo se requiere uno. 
Figura n.­6                               Figura n.­7 
1.2.5  DISTANCIOMETRO. 
Dispositivo  electrónico  para  medición  de  distancias,  funciona 
emitiendo un haz luminoso ya sea  infrarrojo o  láser, este rebota en 
un prisma  o directamente  sobre  la  superficie,  y  dependiendo de  el 
tiempo que tarda el haz en recorrer la distancia es como se determina 
esta. 
En  esencia  un  distanciometro  solo  puede  medir  la  distancia 
inclinada,  para  medir  la  distancia  horizontal  y  desnivel,  algunos 
tienen  un  teclado  para  introducir  el  ángulo  vertical  y  por  senos  y 
cosenos calcular las otras distancias, esto se puede realizar con una 
simple  calculadora  científica  de  igual  manera,  algunos 
distaciometros,  poseen  un  puerto  para  recibir  la  información 
directamente  de  un  teodolito  electrónico  para  obtener  el  ángulo 
vertical.
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Hay varios tipos: 
Montura en horquilla. 
Estos  se  montan  sobre  la  horquilla  del  transito  o  teodolito,  el 
problemade estos es que es mas tardado trabajar, ya que se apunta 
primero el telescopio, y después el distanciometro. 
Montura en el telescopio. 
Es más fácil  trabajar con estos, ya que solo es necesario apuntar el 
telescopio  ligeramente  debajo  del  prisma  para  hacer  la  medición, 
este  tipo  de  montura  es  mas  especializado,  y  no  todos  los 
distaciometros quedan en todos los teodolitos. 
En general  ajuste de  la  puntería,  puede  resultar  un poco engorroso 
con estos equipos, ya que es muy fácil que se desajuste. 
El alcance de estos equipos puede ser de hasta 5,000 metros 
También existen distanciometros manuales, estos  tienen un alcance 
de hasta 200 metros, son muy útiles para medir recintos y distancias 
cortas en general. 
Por su funcionamiento existen de dos tipos: 
Por  ultrasonido. 
Son  los más  económicos y su alcance no  llega a  los 50 metros,  se 
debe  tener  cuidado  con  estos,  ya  que  si  la  superficie  no  esta 
perpendicular  al  equipo,  o  es  irregular,  puede  arrojar  resultados 
incorrectos  o  no medir  en  absoluto,  hay modelos mas  sofisticados 
que tienen una mira láser, por lo que será importante no confundirlos 
con los siguientes.
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8 
Por láser . 
Son  muy  precisos  y  confiables,  su  alcance  máximo  es  de  200 
metros, aun cuando en exteriores y distancias de más de 50 metros 
se recomienda contar con mira, ya que a esas distancia o con la luz 
del día, resulta difícil saber donde esta apuntando el láser. 
( Figura n.­8).        ( Figura n.­9).        ( Figura n.­10). 
La imagen de la izquierda es un distanciometro;( Ver figura n.­8). 
La imagen del centro es un telescopio; ( Ver figura n.­9). 
La imagen de la derecha es un distanciometro manual; ( Ver figura n.­10)
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1.2.6  ESTACIÓN SEMITOTAL. 
En  este  aparato  se  integra  el  teodolito  óptico  y  el  distanciometro, 
ofreciendo  la  misma  línea  de  vista  para  el  teodolito  y  el 
distanciometro,  se  trabaja  más  rápido  con  este  equipo,  ya  que  se 
apunta  al  centro  del  prisma,  a  diferencia  de  un  teodolito  con 
distanciometro,  en  donde  en  algunos  casos  se  apunta  primero  el 
teodolito y  luego el distanciometro, o  se apunta debajo del prisma, 
actualmente  resulta  más  caro  comprar  el  teodolito  y  el 
distanciometro por separado; ( Ver figura n.­11). 
En la estación semitotal, como en el teodolito óptico, las lecturas son 
analógicas, por lo que el uso de la libreta electrónica, no representa 
gran ventaja, se recomienda mejor una estación total. 
Estos equipos siguen siendo muy útiles en control de obra, replanteo 
y aplicaciones que no requieren uso de cálculo de coordenadas, solo 
ángulos y distancias. 
Figura n.­11
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1.2.7  ESTACIÓN TOTAL. 
Es  la  integración  del  teodolito  electrónico  con  un  distanciometro; 
(Ver figura n.­12). 
Las hay con cálculo de coordenadas. 
Al contar con la lectura de ángulos y distancias, al integrar algunos 
circuitos mas, la estación puede calcular coordenadas. 
Las hay con memor ia. 
Con  algunos  circuitos mas,  podemos  almacenar  la  información  de 
las  coordenadas  en  la  memoria  del  aparato,  sin  necesidad  de 
apuntarlas en una  libreta con  lápiz y papel,  esto elimina errores de 
lápiz y agiliza el trabajo. 
Las hay motorizadas. 
Agregando dos servomotores, podemos hacer que la estación apunte 
directamente  al  prisma,  sin  ningún  operador,  esto  en  teoría 
representa  la ventaja que un levantamiento  lo puede hacer una sola 
persona. 
Las hay sin pr isma. 
Integran tecnología de medición láser, que permite hacer mediciones 
sin  necesidad  de  un  prisma,  es  decir  pueden  medir  directamente 
sobre  casi  cualquier  superficie,  su  alcance  esta  limitado  hasta  100 
metros, pero su alcance con prisma puede llegar a los 5,000 metros, 
es muy útil para lugares de difícil acceso o para mediciones precisas 
como alineación de máquinas o control de deformaciones.
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Las principales características que se deben observar para comparar 
estos  equipos  hay  que  tener  en  cuenta:  la  precisión,  el  número  de 
aumentos  en  la  lente  del  objetivo,  si  tiene  o  no  compensador 
electrónico,  alcance  de  medición  de  distancia  con  un  prisma  y  si 
tiene memoria o no. 
Figura n.­12 
1.2.8  PRECISIÓN. 
Es importante a la hora de comparar diferentes equipos, diferenciar 
entre resolución en pantalla y precisión, pues resulta que la mayoría 
de  las estaciones, despliegan un segundo de resolución en pantalla, 
pero la precisión certificada puede ser de 3 a 9 segundos, es lo que 
hace  la  diferencia  entre  un  modelo  y  otro  de  la  misma  serie,  por 
ejemplo: la Set 510 es de 5 segundos y la Set 310 es de 3 segundos.
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Es común que se piense que un topógrafo resuelve sus necesidades 
con triángulos, ya que puede dividir cualquier polígono en triángulos 
y a partir de ahí obtener por ejemplo el área, esto con  la ayuda de 
senos,  cosenos  y  el  teorema  de  Pitágoras,  para  definir  estos 
triángulos utiliza el teodolito, y es sabido que conociendo 3 datos de 
un  triángulo  sabemos  todo  de  el,  (por  ejemplo  2  ángulos  y  una 
distancia, 3 distancias, etc. etc.), esta información es posteriormente 
procesada para obtener coordenadas y poder dibujar por ejemplo en 
autocad. 
Actualmente existe otro grupo de instrumentos que permiten obtener 
coordenadas geográficas, estos son los GPS. 
Sistema  de  posicionamiento  global  (Global  Positioning  System), 
hay dos tipos. 
1.2.9  NAVEGADORES GPS. 
*Estos  son  más  para  fines  recreativos  y  aplicaciones  que  no 
requieren  gran  precisión,  consta  de  un  dispositivo  que  cabe  en  la 
palma  de  la  mano,  generalmente  tienen  la  antena  integrada,  su 
precisión puede ser de ±15 mts, pero si incorpora el sistema WASS 
puede ser de ±3 mts, ( Ver figura n.­13). 
Además  de  proporcionar  nuestra  posición  en  el  plano  horizontal 
pueden  indicar  la  elevación  por  medio  de  la  misma  señal  de  los 
satélites, algunos modelos tienen también barómetro para determinar 
la altura con la presión atmosférica. 
*  http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
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13 
Los modelos que no poseen brújula electrónica, pueden determinar 
la "dirección de movimiento" (rumbo), es decir es necesario estar en 
movimiento  para  que  indique  correctamente  para  donde  esta  el 
norte. 
Figura n.­13 
1.2.9.1  GPS TOPOGRAFICOS 
*Estos  equipos  tienen  precisiones  desde  varios  milímetros  hasta 
menos de medio metro. 
Existen  GPS  de  una  banda  (L1)  y  de  dos  bandas  (L1,  L2),  la 
diferencia  es  que  para  los  GPS  de  una  banda  se  garantiza  la 
precisión milimétrica para distancias menores a 40km entre antenas, 
en  los  GPS  de  dos  bandas  es  de  hasta  300km,  si  bien  se  pueden 
realizar  mediciones  a  distancias  mayores,  ya  no  se  garantiza  la 
precisión de las lecturas. 
*  http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
http://www.precisiontopografica.com/glosario.htm
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14 
Los GPS  topográficos  requieren dos antenas, ya  sea que el usuario 
tenga  las  dos,  que  solo  tenga  una  y  compre  los  datos  a  una 
institución como el INEGI o Omnistar (DGPS). 
Se dice  entonces que  se  esta  trabajando  en modo diferencial,  (Ver 
figura n.­14) 
La diferencia en precio de un GPS de una banda contra uno de Dos 
bandas puede ser muy grande, y  lo es mas cuando  los GPS de dos 
bandas  incorporan  la  función  RTK  (RealTime  Kinematic)... 
normalmente la forma de trabajar con equipos que no incorporan la 
función  RTK  es:  trasladar  los  equipos  a  campo,  se  hacen  las 
lecturas, pero es solo hasta que se regresa a gabinete que se obtienen 
las  mediciones,  con  un  sistema  RTK,  los  datos  se  obtienen 
directamente en campo y el alto precio de estos equipos es por que 
incorporan  una  computadora,  y  un  sistema  de  radio  comunicación 
entre las dos antenas. 
Figura n.­14
http://mapserver.inegi.gob.mx/geografia/espanol/normatividad/infgeodesia/prodindex.cfm
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15 
1.3  HISTORIA DE LOS SATELITES 
1.3.1  SATELITES DE COMUNICACIONES. 
*La idea primaria que sugirió el establecimiento de comunicaciones 
mediante  un  satélite  puede  situarse  en  1945,  cuando  el  escritor 
Arthur C. Clarke publicó un artículo que abordaba la posibilidad de 
enviar y recibir señales de un lugar a otro del planeta situando una 
estación en el espacio a nivel del Ecuador terrestre y a una distancia 
de  aproximadamente  36.000  Km.,  de  forma  que  esa  estación 
apareciera como si estuviera fija respecto de la Tierra. A esta órbita 
se la llama órbita o cinturón de Clarke o, mas científicamente, órbita 
terrestre Geoestacionaria (GEO). 
En la década de 1950 y al inicio de la de 1960, se hicieron intentos 
por  establecer  sistemas  de  comunicaciones  rebotando  señales  en 
globos  meteorológicos  metalizados  pero,  desafortunadamente,  las 
señales recibidas fueron muy débiles para tener un uso práctico. 
Después, la Armada de Estados Unidos notó en el cielo una especie 
de globo meteorológico permanente  la  luna y construyó un sistema 
funcional  de  comunicaciones  entre  los  barcos  y  tierra  firme 
rebotando señales en ella. 
El  progreso  en  el  campo  de  la  comunicación  satelital  tuvo  que 
esperar hasta el lanzamiento del primer satélite Telstar I en 1962, el 
cual  se dañó al poco tiempo como consecuencia de  las  radiaciones 
del recién descubierto cinturón de van Allen. 
*http://www.monografias.com/trabajos19/navegacion­global/navegacion­global.shtml ­ top
http://www.monografias.com/trabajos19/navegacion-global/navegacion-global.shtml
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16 
Fue dos años después, en 1964, en que se lanzó un nuevo satélite, el 
Telstar  II,  a  partir  de donde  se viene  trabajando con  transmisiones 
satelitales  de  telefonía,  TV,  fax  y  datos.  La  diferencia  entre  un 
satélite  artificial  y  uno  real  es  que  el  artificial  puede  ampliar  las 
señales antes de devolverlas. 
Los  satélites  de  comunicaciones  tienen  algunas  propiedades 
interesantes  que  los  hacen  atractivos  para muchas  aplicaciones,  ya 
que se los puede ver como una gran repetidora de microondas en el 
cielo.  Un  satélite  contiene  varios  transponders,  cada  uno  de  los 
cuales  capta  alguna  porción  del  espectro,  amplifica  la  señal  de 
entrada  y  después  la  redifunde  a  otra  frecuencia  para  evitar  la 
interferencia con la señal original. Los haces retransmitidos pueden 
ser  amplios  y  cubrir  una  fracción  sustancial  de  la  superficie  de  la 
Tierra, o estrechos y cubrir un área de sólo cientos de kilómetros de 
diámetro. 
Los  sistemas  tradicionales  de  comunicaciones  vía  satélite  se basan 
en la idea de A. Clarke, las señales se transmiten entre las diferentes 
estaciones terrestres mediante un satélite situado en una determinada 
órbita de la Tierra. Estas señales viajan sobre una onda portadora en 
el margen de microondas y permiten transportar grandes cantidades 
de  información  al  mismo  tiempo  que  pueden  focalizarse  en  haces 
extremadamente estrechos, lo que las hace especialmente apropiadas 
para las comunicaciones. 
Esta  focalización  se  realiza,  mediante  una  antena,  en  un  haz muy 
estrecho que se dirige al satélite. Cuando el satélite recibe el haz, las 
señales son extremadamente débiles debido al camino recorrido, por 
lo  que  debe  amplificarlas  para  compensar  la  pérdida  de  potencia 
sufrida durante la transmisión por el espacio.
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17 
Tras amplificar el haz  lo  retransmite a  la Tierra, en concreto,  a  las 
estaciones receptoras que deben recibir  la señal. En este sentido, el 
satélite actúa como una estación repetidora en el espacio. 
Cuando  el  satélite  está  diseñado  únicamente  para  esta  función  de 
repetidor, es decir, para acoger la señal y retransmitirla otra vez a la 
tierra,  se  dice  que  el  satélite  es  transparente.  Los  avances  en  la 
tecnología  han  permitido  agregar  a  esta  función  básica  inherente 
funciones de valor añadido en términos de control y comando de los 
circuitos de microondas del satélite, así como de procesamiento on­ 
board, entre otros. 
*En  el  contexto  de  la  transmisión  se  utilizan  dos  conceptos 
fundamentales:  el  enlace  ascendente  o  uplink  y  el  enlace 
descendente o downlink. El modo en que se utilizan estos enlaces es 
el  siguiente.  En  la  estación  terrestre,  la  señal  se  superpone  a  la 
portadora a una determinada frecuencia y se envía al satélite (enlace 
ascendente); en el satélite, una vez que se ha amplificado la señal, se 
superpone a una portadora a una frecuencia diferente de la anterior y 
se envía a la Tierra (enlace descendente). 
*http://www.monografias.com/trabajos19/navegacion­global/navegacion­global.shtml ­ top
http://www.monografias.com/trabajos19/navegacion-global/navegacion-global.shtml
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1.3.2  CRONOLOGIA DE LOS PRINCIPALES 
SATELITES DE COMUNICACIONES 
(*FUENTE: NASA) 
1945 Arthur C. Clarke Article: "Extra­Terrestrial Relays" 
1955 John R. Pierce Article: "Orbital Radio Relays" 
1956 First Trans­Atlantic Telephone Cable: TAT­1 
1957 Sputnik: Russia launches the first earth satellite. 
1960 1st Successful DELTA Launch Vehicle 
1960  AT&T  applies  to  FCC  for  experimental  satellite 
communications license 
1961 Formal start of TELSTAR, RELAY, and SYNCOM Programs 
1962 TELSTAR and RELAY launched 
1962 Communications Satellite Act (U.S.) 
1963 SYNCOM launched 
1964 INTELSAT formed 
1965 COMSAT's  EARLY BIRD:  1st  commercial  communications 
satellite 
1969 INTELSAT­III series provides global coverage 
1972 ANIK: 1st Domestic Communications Satellite (Canada)
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19 
1974 WESTAR: 1st U.S. Domestic Communications Satellite 
1975 INTELSAT­IVA: 1st use of dual­polarization 
1975  RCA  SATCOM:  1st  operational  body­stabilized  comm. 
satellite 
1976 MARISAT: 1st mobile communications satellite. 
1976 PALAPA: 3rd country (Indonesia) to  launch domestic comm. 
satellite 
1979 INMARSAT formed. 
1988 TAT­8: 1st Fiber­Optic Trans­Atlantic telephone cable. 
Figura n.­15  (Servicios móviles satelitales). 
* http://nasa.gov/
http://nasa.gov/
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20 
1.4  BANDAS DE FRECUENCIA. 
*El espectro electromagnético es un problema con el que todos nos 
enfrentamos.  Los  nombres  más  comunes  para  ciertas  bandas 
frecuenciales datan de antes de la Segunda Guerra Mundial. 
Aunque  el  IEEE  intente  imponer  una  convención  de  nombres 
estándares fáciles de usar, lo cierto es que la mayoría de las personas 
del sector se refieren a los segmentos del espectro de radio por una 
clasificación  de  bandas  basadas  en  letras  (que  en  general  son 
imprecisas). En  la Segunda Guerra Mundial,  los desarrolladores de 
radares de los Estados Unidos y Gran Bretaña nombraron partes del 
espectro  con  letras,  tales  como  la Banda L, Banda C, Banda Ku o 
Banda Ka. Las letras fueron escogidas de forma aleatoria, para que 
el enemigo no pudiera saber sobre lo que estaban hablando. Durante 
los  siguientes  años  hubo  discrepancias  sobrelos  nombres  y  sus 
inconsistencias. 
1.4.1  La banda C fue la primera en destinarse al tráfico comercial 
por  satélite; en ella  se asignan dos intervalos de  frecuencia, el más 
bajo  para  tráfico  de  enlaces  descendentes  (desde  el  satélite)  y  el 
superior para tráfico de enlaces ascendentes (hacia el satélite). Para 
una  conexión  dúplex  se  requiere  un  canal  en  cada  sentido.  Estas 
bandas  ya  están  sobre  pobladas  porque  también  las  usan  las 
portadoras comunes para enlaces terrestres de microondas. 
1.4.2  La  banda  Ku  es  la  banda  más  alta  disponible  para  las 
portadoras  de  telecomunicaciones  comerciales.  Esta  banda  no  está 
congestionada  aún  y  a  estas  frecuencias  los  satélites  pueden  estar 
espaciados tan cerca como 1 grado. 
* http://nasa.gov/
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21 
*Esta banda proporciona más potencia que la C y, en consecuencia, 
el plato de la antena receptora puede ser más pequeño, del orden de 
1.22 metros de diámetro, aunque la cobertura es mayor. A la banda 
Ku, no le afectan las interferencias terrestres, pero sí las turbaciones 
meteorológicas,  por  ejemplo,  la  lluvia,  que  produce  distorsiones  y 
ruido  en  la  transmisión.  Las  tormentas  fuertes  casi  nunca  abarcan 
áreas  extensas,  de  modo  que  con  usar  varias  estaciones  terrestres 
ampliamente  separadas  en  lugar  de  una  sola  se  puede  resolver  el 
problema,  a  expensas  de  gastar más  en  antenas,  cables  y  circuitos 
electrónicos para conmutar con rapidez entre estaciones. 
1.4.3  La banda Ka se  espera  paliar  la  creciente  saturación de  las 
bandas C y Ku. 
* http://nasa.gov/
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22 
1.4.4  Orbitas 
Las distintas órbitas a las que se pueden situar los satélites, y de las 
que  depende,  en  cierta  manera,  el  tipo  de  servicio  prestado  y  el 
tamaño necesario de la antena del equipo receptor son: 
LEO  (Low  Earth  Orbit),  ICO  (Intermediate  Circular  Orbit). 
También denominado MEO (Medium Earth Orbit), HEO (Highly 
Elliptical Orbit)., GEO (Geosynchronous Earth Orbit). 
( Nota: Ver figura n.­16 ) 
Figura n.­16
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23 
1.5  COMPONENTES Y APLICACIONES VSAT. 
*Una vez fijado el satélite en su órbita, se envían las señales desde la 
estación  terrena  al  satélite  que  actúa  como  retransmisor,  de  tal 
manera que pueda ser captada por los equipos de recepción (VSAT) 
situados en tierra o en aeronaves. 
Los  componentes  de  un  sistema  VSAT  (Very  Small  Aperture 
Terminal)  son  la  antena parabólica  (reflector más  iluminador)  y  el 
amplificador  de  bajo  ruido  (LNA)  que  constituyen  la  unidad 
exterior,  y  el  receptor  de  señal  o unidad  interior  que  consta de  los 
moduladores/ demoduladores, codificador y puerto de conexión. 
La antena parabólica suele tener un diámetro comprendido entre 0,5 
y 3 metros, dependiendo del nivel de señal recibido en el lugar, que 
está  directamente  ligado  a  la  potencia  de  emisión  del  satélite,  la 
banda  de  frecuencia  a  la  que  trabaje  y  a  la  órbita  en  la  que  se 
encuentre. 
Los sistemas VSAT se han ido extendiendo conforme su precio ha 
disminuido,  popularizándose  de  tal  manera  que  son  ya  numerosos 
los  hogares  que  disponen  de  uno  de  ellos  para  recibir  señales  de 
televisión,  con  los  que  se  pueden  captar  más  de  100  emisiones 
distintas, abiertas o codificadas, correspondientes a varios países, del 
mismo o distinto continente. 
Los  sistemas VSAT son un  complemento de  los  sistemas  terrenos, 
vía cable o radio, permitiendo una cobertura amplia y un despliegue 
inmediato, con lo que se presentan como muy adecuados para zonas 
con  una  pobre  infraestructura  y  con  un  costo  del  servicio 
independiente de la distancia a la que se encuentren los usuarios. 
* http://nasa.gov/
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24 
*Un  sistema  de  este  tipo  se  puede  emplear  para  múltiples 
aplicaciones, como puede ser el servicio telefónico, la radiodifusión 
de  TV,  transmisión  de  datos,  servicios  de  emergencia  y  de 
localización  GPS,  meteorología,  etc.,  aunque  las  más  comunes 
suelen  ser  las  unidireccionales  (difusión punto­multipunto),  ya  que 
en este caso los terminales son más simples y económicos. 
1.5.1  PARA GRANDES COMPAÑIAS 
MULTINACIONALES 
Algunos ejemplos típicos del uso de los sistemas VSAT, además de los 
de difusión de televisión y telefonía, son: 
•  Intercambio de datos entre todas sus oficinas; 
•  Correo electrónico instantáneo para todos sus empleados; 
•  Nivel  de  seguridad  mayor  que  la  que  ofrecen  los  sistemas 
terrenos; 
•  Videoconferencia de alta calidad para tele reuniones. 
1.5.2  PARA LOS PROVEEDORES DE SERVICIO DE 
INTERNET (ISP). 
•  Acceso a alta velocidad a los grandes nodos de Internet; 
•  Difusión con una cobertura instantánea para grandes áreas. 
* http://nasa.gov/
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25 
UNIDAD 2 
¿ QUÉ ES EL SISTEMA GPS ? 
*El sistema de posicionamiento global (GPS) es una tecnología que 
le  permite  al  usuario  obtener  su  posición  las  24  hrs.  del  día  en 
cualquier punto de la Tierra. 
El  sistema  GPS  o  Sistema  de  Posicionamiento  Global,  nació  en 
Estados  Unidos  con  el  objetivo  de  mejorar  su  anterior  sistema 
militar  de  satélites  de  navegación,  denominado  TRANSIT 
disponible desde 1967 y muy usado en técnicas geodésicas en todo 
el mundo. De esta forma se pretendía conseguir una navegación en 
tiempo  real,  precisa  y  de  forma  continua  en  tierra, mar  o  aire,  sin 
importar las condiciones meteorológicas y bajo un sistema unificado 
de  cobertura  global  con  precisiones  de  unos  pocos  metros  en 
coordenadas. 
El  sistema  debía  cumplir  los  requisitos  de  globalidad,  abarcando 
toda  la  superficie  del  globo;  continuidad,  funcionamiento  continuo 
sin afectarle las condiciones atmosféricas; altamente dinámico, para 
posibilitar su uso en aviación y precisión. 
*  http://www.medicionesgps.com.ar/gpsexplica.html
http://www.medicionesgps.com.ar/gpsexplica.html
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UNIDAD ZACATENCO. 
26 
Esto llevó a producir diferentes experimentos como el Timation y el 
sistema 621B en desiertos simulando diferentes comportamientos. El 
sistema  TRANSIT  estaba  constituido  por  una  constelación  de  seis 
satélites  en  órbita  polar  baja,  a  una  altura  de  1074  Km.  Tal 
configuración conseguía una cobertura mundial pero no constante. 
La posibilidad de posicionarse era intermitente, pudiéndose acceder 
a  los  satélites  cada  1.5  h.  El  cálculo  de  la  posición  requería  estar 
siguiendo al satélite durante quince minutos continuamente. 
**Un sistema de posicionamiento, como el nombre lo sugiere, es un 
método para identificar y grabar, generalmente en forma electrónica, 
la  ubicación de un objeto o persona. Este  sistema puede  ser  usado 
para  registrar  el  recorrido  de  un  vehículo  a  través  de  la  superficie 
terrestre, en el aire o en el espacio. 
Estos  sistemas  pueden  ser  de  gran  utilidad  en  la  agricultura 
moderna,  de  hecho,  se  lo  puede  considerar  como  la  base  de  la 
agricultura  de  precisión,  ya  que  cada  dato  tomado,  como  por 
ejemplo rendimiento, humedad, altimetría, materia orgánica, etc., va 
a  estar  exactamente  localizado  y  de  esta  forma  tenemos  la 
posibilidad  de  volver  a  él,  localizarlo,  obrar  en  consecuencia,  y 
poder grabar nuevamente el resultado. 
**  ACADEMIA POLITÉCNICA MILITAR  (2001):  "Lectura  de Cartas  Topográficas" 
(CD ROM). Academia Politécnica Militar. Santiago, Chile. 
2.1  NAVSTAR. SISTEMA DE
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIAY ARQUITECTURA 
UNIDAD ZACATENCO. 
27 
POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) 
TRANSIT  tenía  muchos  problemas.  La  entonces  URSS  tenía  un 
sistema  igual  que  el  TRANSIT,  de  nombre TSICADA. Había  que 
dar  un  gran  salto.  La  guerra  fría  fomentaba  invertir  unos  cuantos 
billones de pesetas en un revolucionario sistema de navegación, que 
dejara a la URSS definitivamente atrás. 
Se  concibió  un  sistema  formado  por  24  satélites  en  órbita media, 
que diera cobertura global y continua. ROCKWELL  (California) se 
llevó  uno  de  los  contratos  más  importantes  de  su  época,  con  el 
encargo de 28 satélites. 
El  primer  satélite  se  lanzó  en  1978,  y  se  planificó  tener  la 
constelación completa ocho años después. Unido a varios retrasos, el 
desastre  de  la  lanzadera  Challenger  paró  el  proyecto  durante  tres 
años.  Por  fin,  en  diciembre  de  1983  de  declaró  la  fase  operativa 
inicial  del  sistema GPS. El  objetivo del  sistema GPS era  ofrecer  a 
las fuerzas de los EEUU. la posibilidad de posicionarse (disponer de 
la  posición  geográfica)  de  forma  autónoma  o  individual,  de 
vehículos  o  de  armamento,  con  un  coste  relativamente  bajo,  con 
disponibilidad global y sin restricciones temporales. 
La iniciativa, financiación y explotación corrieron a cargo del 
Departamento de Defensa de los EEUU. (DoD), el GPS se concibió 
como un sistema militar bastante aceptable. 
En 1984 un vuelo civil de Korea Airlines fue derribado por la Unión 
Soviética al invadir por error su espacio aéreo.
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Ello llevó a la administración Reagan a ofrecer a los usuarios civiles 
cierto nivel de uso de GPS, llegando finalmente a ceder el uso global 
y sin restricciones temporales, de esta forma se conseguía un retorno 
a la economía de los EEUU. inimaginables unos años atrás. 
Además  suponía  un  gran  liderazgo  tecnológico  originando  un 
vertiginoso  mercado  de  infinitas  aplicaciones. 
Desde  1984,  con  muy  pocos  satélites  en  órbita,  aparecieron 
tímidamente  fabricantes  de  receptores  GPS  destinados  al  mundo 
civil (Texas Instruments y Trimble Navigation). 
Hoy  en  día  el  GPS  supone  un  éxito  para  la  administración  y 
economía  americana  no  interesando  a  nadie  que  se  reduzca  la 
inversión en el sistema, sino todo lo contrario. 
La política de la administración de EEUU. es mantener coste 0 para 
el usuario el sistema GPS, potenciar sus aplicaciones civiles a la vez 
que se mantiene el carácter militar. 
Las aplicaciones disponibles se orientan a principalmente  a sistemas 
de  navegación  y  aplicaciones  cartográficas:  topografía,  cartografía, 
geodesia,  sistema  de  información  geográfica  (GIS),  mercado  de 
recreo  (deportes  de  montaña,  náutica,  expediciones  de  todo  tipo, 
etc.), patrones de tiempo y sistemas de sincronización, aplicaciones 
diferenciales  que  requieran  mayor  precisión  además  de  las 
aplicaciones militares y espaciales. 
En  cuanto  al  reparto  del  mercado  los  más  importantes  son  la 
navegación marítima, la aérea y la terrestre.
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29 
Pero  el  auténtico mercado  del GPS  en  el mundo  es  la  navegación 
terrestre. Con 435 millones de turismos y 135 millones de camiones 
es el más amplio mercado potencial de las aplicaciones comerciales 
del GPS. De hecho el crecimiento de equipamiento de GPS mundial 
es en  torno a  los 2.000 millones de dólares anuales,  lo que  lleva a 
una penetración del 4% en el año 2001. 
Una  vez  consolidado  militarmente  dicho  sistema,  sus  enormes 
aplicaciones  no  pasaron  desapercibidas  al  sector  comercial,  que 
rápidamente y aprovechando que se obtiene un posicionamiento en 
tiempo  real  muy  aceptable,  inicio  su  uso  y  divulgación  entre  la 
comunidad científica. 
El rango de precisión de una posición va de los 30 mts a unos pocos 
mm, dependiendo del equipamiento y las técnicas utilizadas.
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30 
2.2  HISTORIA Y CRONOLOGÍA DEL 
SISTEMA GPS. 
En los siguientes reglones estará descrita la historia y cronología del 
sistema  GPS  desde  sus  predecesores  hasta  su  etapa  de 
implementación total. 
1920’s Orígenes de la radionavegación. 
Principios de la II Guerra Mundial – LORAN, el primer sistema de 
navegación  basado  en  la  llegada  diferenciada  de  señales  de  radio 
desarrollado  por  el  laboratorio  de Radiación de MIT.  LORAN  fue 
también  el  primer  sistema  de  posicionamiento  capaz  de  funcionar 
bajo  cualquier  condición  climatológica  pero  es  solamente 
bidimensional (latitud y longitud). 
1959 TRANSIT, el primer sistema operacional basado en satélites, 
fue  desarrollado  por  Johns  Hopkins    (Laboratorio  de  Física 
Aplicada) bajo el Dr. Richard Kirschner. 
A pesar de que la intención de TRANSIT era dar soporte a la flotilla 
de  la marina de Estados Unidos,  las  tecnologías empleadas para el 
sistema  demostraron  ser  útiles  para  el  sistema  de  posicionamiento 
global (GPS). 
El primer satélite fue lanzado en 1959. 
1960 El primer sistema de posicionamiento de  tres dimensiones es 
sugerido por Raytheon Corporation en necesidad de la fuerza aérea.
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1963 La compañía aeroespacial lanzó un estudio en la utilización de 
un sistema espacial para el sistema de navegación para los vehículos 
en movimiento a  gran velocidad y  tres dimensiones;  esto  los  llevó 
directamente al concepto de GPS. El concepto involucraba medir los 
tiempos  de  llegada  de  las  señales  de  radio  transmitidas  por  los 
satélites  cuyas  posiciones  eran bien  conocidas. Esto proporcionaba 
la  distancia  al  satélite  cuya  posición  era  conocida  que  a  la  vez 
establecía la posición del usuario. 
1963  La  fuerza  aérea  da  apoyo  a  este  estudio          bautizándolo 
Sistema 621B. 
1964 Timation, un sistema satelital, Naval es desarrollado por Roger 
Easton        en  los  laboratorios  de  investigación  Naval  para  el 
desarrollo de  relojes de alta estabilidad, capacidad de  transferencia 
de tiempo y navegación en dos dimensiones. 
1968 El departamento de defensa de los Estados Unidos establece un 
comité  llamado NAVSEG  (Navigation Satellite Executive Comité) 
para  coordinar  los  esfuerzos  de  diversos  grupos  de  navegación 
satelital. 
1971  El  sistema  621B  es  probado  por  la  fuerza  aérea  dando 
resultados de una precisión de centésimas de milla. 
1973  El secretario de la defensa decide que los diferentes sistemas 
de  navegación  que  se  estaban  creando,  se  unificaran  y  crearon  un 
solo y robusto sistema de navegación.
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1974 Junio. Rockwell  international  fue contratado como proveedor 
de los satélites GPS. 
1974 Julio 14. El primer satélite de NAVSTAR fue lanzado 
1978  El  primer    block  de  satélites  fue  lanzado.  Un  total  de  11 
satélites fueron lanzados entre 1978 y 1985. Un satélite fue perdido 
debido a una falla de lanzamiento. 
1982 DoD decide reducir la constelación de satélites de 24 a 18. 
1983 Después  de  la  caída  de  una Unión  Soviética,  el  gobierno  de 
Estados Unidos informa que el sistema GPS podrá ser utilizado por 
las aeronaves civiles. 
1988 El secretario de las Fuerzas Aéreas anuncia la expansión de la 
constelación de GPS de 18 a 21 satélites y tres repuestos. 
1989 El  primero del  un block de 28  satélites  es  lanzado  en   Cabo 
Cañaveral, Florida 
1990 Dod Activa SA – una degradación en la exactitud del Sistema 
de forma planeada. El sistema es probado en la guerra del Pérsico. 
1991  El  gobierno  ofrece  el  sistema  de  GPS  a  la  comunidad 
internacional sin costo durante los siguientes 10 años. 
1993  El  gobierno  declara  el  sistema  formalmente  funcionadocon 
sus 24 satélites en orbita. 1995 El gobierno de Estados Unidos, Bill 
Clinton se compromete mediante una carta a la ICAO a  proveer las 
señales de GPS a la comunidad internacional.
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2.2.1  SEGMENTO ESPACIAL. 
*Comprende  la  constelación  de  satélites  denominada  NAVSTAR 
(nombre que designa al conjunto y  tipo de  los  satélites utilizados). 
Dicha constelación está formada por 24 Satélites, de  los cuales por 
lo menos 4 serán visibles al mismo tiempo, a cualquier hora del día 
y  desde  cualquier  punto  de  la  superficie  terrestre.  Los  satélites  se 
distribuyen  en  6  órbitas  circulares  con  una  inclinación  de  55º 
respecto al plano ecuatorial terrestre y 60º con respecto a las órbitas 
adyacentes, a una altitud aproximada de 20200 km. y con un periodo 
orbital de 12 horas. 
Los  planos  y  se  nombran  como  A,  B,  C,  D,  E  y  F.  Cada  órbita 
contiene al menos cuatro satélites, aunque pueden contener más. Los 
satélites  se  sitúan  a  una  distancia  de  20200  Km.  respecto  del 
geocentro,  y  completan  una  órbita  en  doce  horas  sidéreas.  Estos 
satélites  son  puestos  en  funcionamiento  por  el  Comando  de  las 
Fuerzas Aéreas Espaciales de U.S.A (AFSPC). 
Los  Satélites  de  la  constelación  NAVSTAR,  se  identifican  de 
diversos modos: 
­  Por su número NAVSTAR (SVN). 
­ Por su código de ruido pseudo aleatorio (PRN). En los códigos de 
transmisión  existen  características  de  ruido  pseudo  aleatorio 
traducidas en bits que identifican a cada satélite de la constelación. 
­  Por  su  número  orbital.  Un  ejemplo  sería  el  satélite  3D,  que 
corresponde al satélite número tres del plano orbital D. 
Así mismo, debemos añadir que  los  satélites disponen  de Antenas 
emisoras de ondas de radio (banda L).
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Con ellas transmiten la información al usuario (receptor de GPS). 
Antenas  emisoras­receptoras  de  ondas  de  radio  (banda  S).  Sirven 
para actualizar su  situación a través del sector de control. 
Paneles  solares  para  disponer  de  la  energía  necesaria  para  su 
funcionamiento. 
Reflectores láser para el seguimiento desde el sector de control. 
La  vida  de  los  satélites  oscila  entre  los  seis  y  diez  años,  y  es  de 
reseñar  que  el  más  antiguo  aun  operativo  tiene  una  edad  de  ocho 
años y medio. El más duradero fue el SVN­3 que duró trece años y 
medio; ( Ver figura n.­17 ). 
Figura n.­17 
*Ing. Ramiro Jesús Arispe, gerente financiero de la cadena de suministro Solectron de 
México. 
http://www.ramiroayala@solectron.com/
http://www.ramiroayala@solectron.com/
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2.2.2  PLANIFICACION DE LAS OBSERVACIONES. 
**El  almanaque,  que  va  incluido  en  el  mensaje  recibido  por  el 
receptor,  nos  da  la  información necesaria  de  las  órbitas  de  toda  la 
constelación de satélites, que nos permite predecir con la suficiente 
aproximación  donde  y  cuando  estará  cada  satélite.  Todo  ello  nos 
permitirá optimizar las observaciones especialmente exigentes. 
Disponemos de un software específico para, una vez introducido el 
almanaque, poder planificar nuestro trabajo en campo, este software 
nos proporciona entre otra, la siguiente información: 
* Número de satélites observables desde nuestra posición para cada 
hora del día. 
* Valores del DOP, máximos y mínimos, en el momento del día 
seleccionado. 
* Posibilidad de poder introducir las posibles obstrucciones a la 
recepción de información y ver de que manera nos afectan 
* Generación de diversas gráficas de posición de los satélites en el 
espacio. 
* Visualización instantánea de la operatividad de todos los satélites. 
* Edición y gestión de toda la información vista para sesiones de 
trabajo determinadas. 
El  receptor  GPS  calcula  su  posición,  efectuando  mediciones  de 
distancia  a  cuatro  (4)  o más  satélites.  La  distancia  individual  a  un 
satélite es determinada en función del tiempo que tarda en viajar la 
señal desde el  satélite al receptor y su velocidad de propagación. 
**  http://www.al­top.com/al_top/
http://www.al-top.com/al_top/
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2.2.3  SEGMENTO DE CONTROL. 
*Está  constituido  por  cinco  estaciones  de  control  repartidas 
alrededor del mundo y  con  coordenadas muy precisas. Todas  ellas 
reciben  continuamente  las  señales  GPS  con  receptores  de  2 
frecuencias y provistos de osciladores de cesio, también se registran, 
de  forma  precisa,  otra  serie  de  parámetros  como  presión  y 
temperatura que afectan de manera muy importante a la propagación 
de la información que se recibe de los satélites. 
Estos relojes increíblemente precisos son un componente crítico que 
hacen  posible  el  uso  de  satélites  para  navegación  y  mapeo.  Cada 
satélite cuenta con cuatro relojes, 2 de cesio y 2 de rubidio, a pesar 
de que uno sería suficiente, de esta forma se evita el riesgo de rotura 
o pérdida de precisión por alguno de los relojes. 
Todos  estos  datos  se  trasmiten  a  la  estación  principal  situada  en 
Colorado  Spring  (USA)  en  donde  se  procesa  la  información, 
obteniendo  de  esta manera  todas  las  posiciones  de  los  satélites  en 
sus  órbitas  (sus  EFEMÉRIDES)  y  los  estados  de  los  relojes  que 
llevan  cada  uno  de  ellos  para  que  con  posterioridad  los  mismos 
satélites radiodifundan dicha información a los usuarios potenciales. 
*  http://www.al­top.com/al_top/
http://www.al-top.com/al_top/
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37 
2.2.4  SEGMENTO UTILITARIO. 
*Está formado por todos los equipos utilizados para la recepción de 
las  señales  emitidas  por  los  satélites,  así  como  por  el  software 
necesario  para  la  comunicación del  receptor  con  el  ordenador  y  el 
postprocesado de la información para la obtención de los resultados. 
Podemos  considerar  el  "equipo GPS"  compuesto por  tres unidades 
principales:  el  receptor  propiamente  dicho,  la  antena  y  los 
accesorios. 
La  antena  es  el  elemento  al  cual  viene  siempre  referido  nuestro 
posicionamiento,  está  conectada  a  través de un pre  amplificador al 
receptor, directamente o mediante cable. 
La misión de la antena es la de convertir la energía electromagnética 
que recibe en corriente eléctrica que a su vez pasa al receptor. 
El receptor consta de una serie de elementos que se encargan de  la 
recepción de las radiofrecuencias enviadas por los satélites. 
Además  suelen  poseer  diferentes  canales  para  seguir 
simultáneamente  a  varios  satélites,  un  procesador  interno  con  su 
correspondiente  soporte  lógico,  una  unidad  de  memoria  para  el 
almacenamiento  de  la  información,  teclado  de  control,  pantalla  de 
comunicación  con  el  usuario,  diferentes  conectores  para  funciones 
varias y una fuente de alimentación interna o externa. 
Por  último,  también  pueden  emplearse  trípodes,  cables  especiales, 
equipos de control meteorológico y diverso material auxiliar. 
*  http://www.al­top.com/al_top/  (Agustín López Doval).
http://www.al-top.com/al_top/
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La posición del satélite es conocida para el receptor. Usando luego 
una  geometría  simple,  este  último  determina  las  coordenadas  del 
punto relevado. 
2.3  PRECISIÓN DEL DGPS. 
2.3.1  NÚMERO DE SATÉLITES VISIBLES. 
*Como  ya  se  explicó  anteriormente  cuantos  mas  satélites  esté 
recibiendo  un  receptor  más  precisa  será  su  posición  ya  que  se 
disminuye  el  área  de  incertidumbre  de  su  posición  posible.  El 
mínimo de satélites para ubicar un  receptor en  tres dimensiones es 
de  4,  cada  satélite  que  se  agregue  a  las  mediciones  mejora  la 
precisión.  El máximo  teóricode  satélites  que  se  pueden  recibir  es 
12,  pero  generalmente  los  que  se  encuentran  demasiado  cerca  del 
horizonte  no  se  reciben.  En  la  práctica  se  suele  trabajar  con  un 
máximo  de  8,  lo  que  resulta  en  una  muy  buena  precisión,  se 
recomienda trabajar con por lo menos 5 o más. 
*http://www.monografias.com/trabajos19/navegacion­global/navegacion­global.shtml ­  top
http://www.monografias.com/trabajos19/navegacion-global/navegacion-global.shtml
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2.3.2  DILUCIÓN  DE  LA  PRECISIÓN  POSICIONAL 
(PDOP) 
PDOP es una medida  sin unidades que  indica cuando  la geometría 
satelital  provee  los  resultados  mas  precisos.  Cuando  los  satélites 
están  desparramados  por  el  espacio,  el  valor  PDOP  es  bajo  y  las 
posiciones computadas son más precisas. Cuando los satélites están 
agrupados  el  valor PDOP es  alto  y  las  posiciones  imprecisas. Para 
obtener precisiones submétricas el PDOP debe ser de 4 o menos. 
2.3.3  RELACIÓN SEÑAL RUIDO (S/N) 
*La relación señal / ruido es una medida de la intensidad de la señal 
satelital. A medida que la intensidad aumenta la precisión también lo 
hace.  A  mayor  señal  y  menor  ruido  la  relación  es  mayor  y  la 
precisión  aumenta.  Para  obtener  posiciones  con  precisión  esta 
relación (S/N) debe ser mayor de 6, con un ideal entre 12 y 15. 
2.3.4  ELEVACIÓN. 
Cuando un satélite está bajo en el horizonte, la señal que emite debe 
atravesar una gran distancia de atmósfera, demorando  la  llegada al 
receptor. Se pueden eliminar estos datos configurando los receptores 
para  que  eliminen  las  señales  de  los  satélites  que  están  debajo  de 
cierto  ángulo  por  sobre  el  horizonte.  Los  satélites  que  estén  por 
debajo  de  este  ángulo  son  excluidos  del  cómputo  de  la  posición. 
Para la mayor precisión se recomienda utilizar un ángulo mínimo de 
15°. 
* http://www.al­top.com/al_top/
http://www.al-top.com/al_top/
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Al ser muy elevado este ángulo puede que se pierdan las señales de 
algunos  satélites  y  no  se  obtenga  operación  continua.  Por  eso  una 
solución de compromiso es configurar este ángulo en por lo menos 
7,5°. 
2.3.5  FACTORES AMBIENTALES. 
Como  ya  se  sabe  la  señal  GPS  es  reflejada  por  objetos  cercanos, 
particularmente  por  objetos  metálicos,  creando  resultados  falsos  o 
erróneos.  Este  fenómeno  es  conocido  como  Multitrayectoria.  La 
precisión óptima  se obtiene  recolectando datos  lejos de  superficies 
reflectoras, como edificios, galpones o árboles. Algunos  receptores 
poseen  distintas  formas  de  minimizar  el  efecto  de  la 
multitrayectoria. 
*Para lograr precisiones menores a 1 m + 1ppm de la distancia entre 
el  receptor  y  la  estación  de  referencia  se  deben  cumplir  las 
siguientes condiciones: 
•  Número de satélites usados: > 5 
•  PDOP: < 4 
•  Relación señal / ruido (S/N): > 6 
•  Elevación mínima: > 7,5° 
•  Ambiente de reducida multitrayectoria . 
* http://www.al­top.com/al_top/
http://www.al-top.com/al_top/
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2.4  GPS Y AGRICULTURA DE PRECISIÓN. 
Para  los  fines de  la Agricultura de Precisión, no es necesario tener 
un  conocimiento  profundo  del  funcionamiento  del  GPS.  Los 
conceptos  básicos  volcados  en  este  capítulo  ayudan  a  comprender 
las bases del sistema para poder diferenciar aquellos receptores que 
se  adaptan  a  los  requerimientos  para  el  uso  en  la  Agricultura  de 
Precisión  y  además  para  entender  los  datos  sobre  precisión  y 
funcionamiento  que  muestran  los  receptores  en  el  display  cuando 
están en uso. 
A veces se presentan problemas con la correcta recepción de la señal 
y estos son atribuidos a una falla en el funcionamiento del sistema, 
sin embrago puede suceder que estas fallas se deban a problemas de 
conexión  de  los  equipos  o  al mal  estado  de  las  fichas,  enchufes  o 
cables. Por lo tanto, cuando se presenten problemas de recepción de 
señal  se debe  inmediatamente verificar el estado de mantenimiento 
de toda la instalación. 
Otro punto a tener en cuenta cuando se utiliza el GPS para el mapeo 
de rendimiento y sobre todo en banderilleros satelitales es colocar la 
antena  en  el  centro  de  la  máquina  para  que  todas  las  pasadas 
contiguas se realicen a la misma distancia, y además ésta debe estar 
ubicada en la parte más alta de la máquina y lejos de toda fuente de 
ruido y vibración que puedan interferir con la recepción de la señal. 
Frecuentemente  se  ubica  la  antena  sobre  el  aire  acondicionado  y 
cuando este es conectado,  las vibraciones del mismo provocan una 
sensible  disminución  del  cociente  S/N  y  por  ende  se  degrada  la 
precisión del equipo.
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42 
2.4.1  RECEPTORES GEODÉSICOS. 
Los receptores geodésicos permiten obtener precisiones que van del 
rango de los 3 cm a unos pocos mm tanto en planimetría como en 
altimetría. La distancia a los satélites, es calculada en función de la 
fase de la onda portadora que envían los satélites. 
2.4.2  OBTENCION DE LA INFORMACIÓN. 
**Una  vez  estacionados  en  el  punto  requerido  y  con  el  equipo 
completo en funcionamiento, el receptor puede ofrecer al operador, 
a través de la pantalla y con ayuda del teclado, una gran cantidad de 
información sobre la observación que estamos realizando, tal como: 
Número y nombre de los satélites localizados. 
* Satélites en seguimiento. 
* Acimut de cada satélite en seguimiento. 
* Elevación de cada satélite en seguimiento. 
* Nuestra posición aproximada actual. (longitud, latitud 
Y altitud). 
* Dirección y velocidad del movimiento, para navegación. 
* Bondad de la geometría de observación. 
* Bondad de la medida que puede hacerse sobre cada satélite 
* Edad o antigüedad de la información ofrecida. 
* Progreso de la observación: satélites que se pierden y cap­ 
tan, y número de observaciones realizadas a cada uno. 
* Nombre y número de la sesión que damos a la estación de 
observación, así como la identificación del operador. 
* Registros meteorológicos y datos locales introducidos. 
* Estado de la fuente de alimentación.
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43 
2.4.3  DIFERENCIA CON LOS MÉTODOS 
TRADICIONALES. 
*Ciertamente la medición con GPS tiene algunas ventajas sobre 
otras técnicas tradicionales. 
No  tiene  requerimientos  de  visual  entre  la  estación  base  y  el 
receptor itinerante. 
Permite  realizar  mediciones  dinámicas  (  por  ejemplo,  con  un 
vehículo en movimiento). 
Cada punto relevado es una medición independiente, por lo tanto no 
existe arrastre de errores. 
El  GPS  puede  utilizarse  prácticamente  bajo  cualquier  condición 
climática. 
GPS es en este momento la forma más veloz, económica y precisa, 
que existe de medir. 
2.4.4  ESTATICO RELATIVO. 
Se trata del clásico posicionamiento en el que dos o más receptores 
se estacionan y observan durante un periodo mínimo de media hora 
(o más),  según  la  redundancia y precisión necesarias, y en  función 
de la configuración de la constelación local. 
*  http://www.al­top.com/al_top/
http://www.al-top.com/al_top/
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44 
El  único  requisito  importante,  es  el  de  que  uno  de  los  receptores 
deberá estar situado en un punto de coordenadas muy bien conocidas 
Los  resultados  obtenidos  pueden  alcanzar  precisiones  muy  altas, 
teóricamente  hasta  niveles  milimétricos.  Existe  una  variante 
denominada  ESTATICO  RAPIDO,  pero  es  sólo  utilizable  con 
receptores  de  doble  frecuencia  L1y  L2  y  que  puedan  recibir 
información tanto del código C/A, como del código P. De esta forma 
se  reducen  los  periodos  de  observación  hasta  5  o  10minutos  por 
estación, manteniendo los mismos ordenes de precisión que para el 
método Estático 
Los receptores utilizados para éste método son mucho mas caros que 
los normales de una sola frecuencia, además en tiempos de crisis se 
activa el sistema AS (anti­spoofing) por parte del Departamento de 
Defensa de los EEUU, que tiene por objetivo convertir el código P 
en otro Y, de las misma características pero secreto y no descifrable 
por los receptores comunes. 
2.4.5  CINEMÁTICO RELATIVO. 
Consiste  en  la  determinación  de  tríos  de  coordenadas  respecto  al 
punto fijo de forma rápida, aunque menos precisa que con el método 
anterior.  Es  necesario  elegir  dos  puntos  fundamentales:  el  de 
referencia  y  el  de  cierre.  Con  los  demás  puntos  se  configura  un 
itinerario o poligonal con  inicio y  final en el cierre. Es esencial en 
este método que,  desde  el  inicio  al  final  de  la  observación,  ambos 
receptores realicen registros continuos de fase de la portadora sobre 
un mínimo de 4 satélites con común seguimiento y adecuadamente 
distribuidos.
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45 
En ningún momento se puede perder  la señal de  los satélites, ni en 
los cambios de estación. El tiempo de observación por punto puede 
oscilar entre 1 y 2 minutos, y la precisión máxima a obtener estaría 
entorno a los 10­20 cm. 
2.4.6  PSEUDOCINEMATICO RELATIVO. 
Requiere  un  receptor  estacionado  en  un  punto  conocido  y  otro 
observando  en  otros  puntos  por  al menos  dos  periodos  de  unos  5 
minutos, separados por otro más largo del orden de 1 hora 
*La  variación  de  los  satélites  durante  este  periodo  intermedio 
equivale, en parte, a haber utilizado una constelación de observación 
más nutrida, por lo que en 10 minutos de observación se alcanza la 
precisión de una observación única mucho más larga (entorno a los 
10 cm.). Tiene la ventaja añadida de poner más fácil de manifiesto el 
efecto de fuentes de error de lenta evolución. 
En la práctica, hoy en día los métodos de trabajo más utilizados son 
el  estático  y  el  estático  relativo,  principalmente  por  las  altas 
precisiones y la fiabilidad obtenidas. 
Todas  las  técnicas  de medición  con GPS  son  con posicionamiento 
relativo,  es  decir  que  requieren  de  dos  receptores.  Un  receptor  (la 
estación base) queda fija en un punto. El otro receptor (itinerante) es 
posicionado unos pocos segundos en cada uno de los puntos cuyas 
coordenadas se quieren determinar. 
*  http://www.al­top.com/al_top/  (Agustín López Doval, al­top, topografía).
http://www.al-top.com/al_top/
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46 
UNIDAD 3 
FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA GPS 
*El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es una tecnología que 
permite  al  usuario  obtener  su  posición  las  24  hrs.  del  día  en 
cualquier punto de  la  tierra. Las coordenadas provistas por el GPS 
son  latitud,  longitud  y  altura  sobre  el  elipsoide  WGS84.  Este 
elipsoide no es otra cosa que un modelo matemático de la forma de 
la  tierra.  Originalmente  desarrollado  por  el  Departamento  de 
Defensa  de  los  Estados  Unidos,  el  uso  del  sistema  GPS  se  ha 
extendido al ámbito civil. 
3.1  GEOMETRIA DE LA OBSERVACIÓN. 
Existen  tres  factores  principales  que  condicionaran  la  precisión 
definitiva con la que observemos un punto con GPS: 
A) Configuración geométrica de los satélites (DOP) 
B) Observable considerado (pseudodistancias o  fase  portadora. 
C) Grado de incertidumbre en la posición. (englobando todas 
las fuentes de error vistas hasta este momento). 
* http://www.medicionesgps.com.ar/gpsexplica.html  ( Collvill Jones y Ojos ).
http://www.medicionesgps.com.ar/gpsexplica.html
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Vamos a ocuparnos del apartado: 
O factor DOP (Dilution Of Precisión), se tratas del efecto de la con 
figuración  geométrica  de  los  satélites,  que  es  el  ratio  entre  la 
incertidumbre  de  precisión  y  la  incertidumbre  en  distancia. 
Existen  diferentes  DOP´s  dependiendo  de  posición  que  se  esté 
tratando en cada momento, los mas comunes son: 
* VDOP, Incertidumbre en altura (vertical). 
* HDOP, Incertidumbre 2D (horizontal). 
* PDOP, Incertidumbre 3D. 
* TDOP, Incertidumbre en tiempo. 
* HTDOP, Incertidumbre en horizontal y de tiempo. 
* GDOP, Incertidumbre 3D y de tiempo. 
Utilizaremos el  valor de GDOP como criterio más  importante para 
poder realizar la observación con la geometría más favorable. 
Tanto  el  satélite  como  el  receptor  generan  un  juego  de  códigos 
digitales que  responden a un criterio binario. Ese  juego de códigos 
digitales  llevan  el  nombre  de  pseudo­random  (pseudoaleatorios)  y 
están diseñados de forma tal que puedan ser fácilmente comparados, 
en forma rápida y sin ambigüedades. La secuencia pseudorandom se 
repite en el orden de los milisegundos. 
El  sistema GPS está  formado por una  constelación de 24  satélites, 
que  orbitan  la  Tierra  a  una  altura  de  20200  kilómetros,  emitiendo 
constantemente  ondas  de  radio.  La  posición  de  cada  uno  de  los 
satélites es conocida a cada instante a través de sus efemérides.
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*Una característica importante de los satélites es que poseen un reloj 
atómico  de  extrema  precisión.  Los  satélites  emiten  ondas  en  dos 
frecuencias  :  L1=1575,42 Mhz  y  L2=1227,60 Mhz.  A  su  vez  las 
ondas  estan  moduladas  con  un  código  binario.  Esta  misma  onda 
codificada es generada internamente en los receptores. 
Sobre  estas  dos  portadoras  se  envía  una  información  modulada 
compuesta por dos códigos y un mensaje, generados también a partir 
de  la  frecuencia  fundamental  correspondiente.  El  primer  código 
denominado  C/A  (course  /adquisition)  o  S  (standard),  es  una 
moduladora con la frecuencia fundamental dividida por 10 o sea de 
1,023 MHz. 
El segundo código llamado P (precise) modula directamente con la 
frecuencia  fundamental  de  10,23 Mhz  y  por  último  el  mensaje  se 
envía con la bajísima frecuencia moduladora de 50 Hz. 
Los  códigos  consisten  en  una  secuencia  de  dígitos  binarios  o  bits 
(ceros y unos). La modulación de  las portadoras con éstos códigos 
general un ruido electrónico que, en principio, no sigue ninguna ley 
y parece aleatorio, pero en realidad sus secuencias están establecidas 
mediante  unos  desarrollos  polinómicos,  este  fenómeno  se  conoce 
con el término ruido seudo­aleatorio (Pseudo Random Noise, PRN), 
y  tiene  la  característica  de  que  puede  corearse  con  una  réplica 
generada por otro instrumento. 
Cada uno de éstos códigos posee una configuración particular para 
cada  uno  de  los  satélites  y  constituye  el  denominado  PRN 
característico,  con  el  que  se  identifica  a  los  satélites  en  el  sistema 
GPS. 
http://www.elgps.com/documentos.html
http://www.elgps.com/documentos.html
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49 
Sobre la L1 se suelen modular los dos códigos vistos, el C/A y el P 
además  del  mensaje  correspondiente.  En  la  L2  sólo  se  modula  el 
mensaje y el código P. 
El sistema que se utiliza en GPS para modular los códigos binarios 
se denomina Modulación Binaria por Cambio de Fase o modulación 
binaria bifase. 
El mensaje modulado sobre ambas portadoras tiene una duración de 
12  m.  y  30  s.  debido  principalmente  a  su  longitud  y  su  baja 
velocidad de transmisión 
La información que contiene viene referida a: 
Precisión y estado del satélite (salud, en terminología GPS), ya que 
los satélites pueden encontrarse "sanos" o "enfermos" (inoperantes). 
* Antigüedad de la información y de las efemérides 
radiodifundidas. 
* Almanaque y el estado de los relojes. 
* Un modelo ionosférico, para el cálculo de los retardos. 
* Información UTC (tiempo­horauniversal). 
* Dos claves: ­ TLM, de telemetría, por si la órbita del     satélite 
sufre alguna manipulación desde tierra. 
HOW, que da acceso, para los usuarios autorizados, al código P. 
Para  determinar  su  posición  (latitud,  longitud  y  altura)  al  receptor 
GPS le bastaría calcular la intersección de tres esferas cuyos centros 
son  la  posición  de  cada  uno  de  los  satélites  observados  y  cuyos 
radios son las distancias entre receptor y satélite.
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50 
La distancia  individual  a  un satélite es determinada  en  función del 
tiempo (1) que tarda en viajar la onda desde el satélite al receptor y 
la velocidad (2) de propagación de dicha onda. Recordar  Distancia 
= tiempo x velocidad. 
3.2  SISTEMAS DE MEDIDA. 
3.2.1  MEDICIÓN DE LA DISTANCIA. 
*El principio básico de la medición de la distancia es el principio de 
"velocidad por tiempo". El sistema GPS funciona tomando el tiempo 
que  tarda una  señal de  radio  emitida por un  satélite  hasta  llegar  al 
receptor, y de esa forma calcular la distancia, sabiendo que las ondas 
de radio viajan a la velocidad de la luz (300.000.000 m/s). 
Si se conoce el  tiempo exacto en que salió  la señal del emisor y el 
tiempo  de  llegada  al  receptor,  se  puede  calcular  por  diferencia  el 
tiempo  de  viaje  de  la  señal  y  por  ende  la  distancia.  De  aquí  se 
deduce  que  los  relojes  deben  ser  bastante  precisos  en  tiempos 
pequeños,  porque  la  señal  de  un  satélite  que  esté  perpendicular  al 
receptor sólo tarda 6/100 de segundo en llegar, ( Ver figura n.­18 ). 
http://www.elgps.com/documentos.html
http://www.elgps.com/documentos.html
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51 
Figura n.­18 
*Para poder calcular el tiempo de viaje de la señal de radio, tanto el 
satélite como el receptor generan códigos sincronizados. Esto es que 
ambos generan el mismo código al mismo tiempo. 
Entonces cuando llega una onda al receptor este determina el tiempo 
transcurrido desde que éste generó el mismo código. 
La diferencia de tiempo es lo que tardó la onda en llegar. 
El  GPS  es  un  sistema  que  permite  hacer  posicionamientos  por 
medición o variación de distancias, entre las antenas emisoras de los 
satélites  y  la  receptora  del  equipo.  Existen  dos  posibilidades 
principales  de  funcionamiento,  mediante  Pseudo  distancias  o  por 
medidas de fase. 
*CHUVIECO,E  (2000):  “Fundamentos  de Teledetección Espacial”. Ediciones Rialp S.A. 
Madrid, España.
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52 
3.2.2  PSEUDODISTANCIA. 
El método de Pseudo distancias es propio de la técnica GPS. Se trata 
de una auténtica trilateración tridimensional, que sitúa a la estación 
de  observación,  en  la  intersección  de  las  esferas  con  centro  en  el 
satélite y radio correspondiente a la distancia entre las antenas de los 
satélites y el receptor, medida por este. 
*La  pseudodistancia  se  podría  definir  como  el  desplazamiento 
temporal  necesario  para  correlar  una  réplica  del  código  GPS, 
generado  en  el  receptor,  con  la  señal  procedente  del  satélite  y 
multiplicado por la velocidad de la luz. Por tanto el observable es un 
tiempo. 
El satélite emite uno de los códigos, el receptor tiene en su memoria 
la  estructura  de  dicho  código  y  genera  una  réplica  exacta, 
modulando  la  señal  recibida  con  la  réplica  inversa  del  código.  Si 
ambos  códigos  están  precisamente  sincronizados,  el  código 
desaparecerá  dejando  a  la  portadora  limpia.  Para  sincronizar  la 
réplica con el original recibido, el instrumento empieza a aplicar un 
retardo hasta que la anulación se produce. El tiempo del retardo nos 
permite calcular una distancia que no será precisamente la existente, 
ya que no conocemos el estado del reloj del receptor, de ahí que el 
valor hallado no sea una distancia sino una pseudo distancia. 
La precisión de posicionamiento que nos ofrece  este método  es de 
aproximadamente un 1% del  periodo  entre  sucesivas  épocas de un 
código. 
*CHUVIECO,E  (2000):  “Fundamentos  de Teledetección Espacial”. Ediciones Rialp S.A. 
Madrid, España.
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53 
Así para el código P cuyas épocas son de 0,1 microsegundo (por lo 
que  la  precisión  de medida  será  de  1  nanosegundo),  al multiplicar 
dicho factor por la velocidad de la luz, obtendremos una precisión de 
distancia  de  30  cm.  en  tiempo  real.  Para  el  código  C/A,  cuya 
precisión es diez veces menor a la del código P, obtendremos unos 
errores de unos 3 m. 
*La velocidad de propagación de la onda es la velocidad de la  luz 
(300000km/seg.) 
3.2.3  OTRA FORMA DE MEDIR DISTANCIAS A LOS 
SATÉLITES. 
Existe  una  segunda  forma  de  medir  distancias  entre  receptor  y 
satélite. Consiste en aprovechar una propiedad física de  la onda. A 
diferencia de la metodología anterior, en donde lo que se medía era 
el corrimiento entre código recibido y código emitido, ahora lo que 
se  mide  es  el  corrimiento  de  fase  entre  la  onda  generada  por  el 
receptor y la onda recibida de cada uno de los satélites. 
Se  entiende  que  el  corrimiento  de  fase  se  mide  una  vez 
sincronizados los relojes de receptor y satélite. 
* CHUVIECO,E (2000): “Fundamentos de Teledetección Espacial”. Ediciones Rialp S.A. 
Madrid, España.
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54 
3.2.4  MEDIDAS DE FASE. 
*El  método  de  medidas  de  fase  es  el  que  permite  obtener  mayor 
precisión.  Su  fundamento  es  el  siguiente:  partiendo  de  una 
frecuencia  de  referencia  obtenida  del  oscilador  que  controla  el 
receptor,  se  compara  con  la  portadora  demodulada  que  se  ha 
conseguido tras la correlación, controlándose así, en fase, la emisión 
radioeléctrica  realizada  desde  el  satélite  con  frecuencia  y  posición 
conocidas.  Cuando  esta  emisión  llega  a  la  antena,  su  recorrido 
corresponde a un número entero de longitudes de onda (denominado 
N  o  ambigüedad)  mas  una  cierta  parte  de  longitud  de  onda  cuyo 
observable (o momento exacto de recepción por parte de la antena) 
puede variar entre 0 y 360º 
Tenemos pues, una frecuencia y cierta parte de la longitud de onda 
conocidas,  y  la  ambigüedad  (Número  entero  de  las  longitudes  de 
onda) por conocer. 
La  resolución  de  la  ambigüedad  se  realiza  en  base  a  un  extenso 
proceso de cálculo, que además nos resolverá el estado de los relojes 
y por supuesto los incrementos de coordenadas entre estaciones. Una 
vez  obtenidos  dichos  valores,  la  resolución  interna  que  nos 
proporcione  el  sistema  será  de  orden  sub  milimétrico,  aunque 
diversas  fuentes  de  error  limiten  la  precisión  operativa  a  algún 
centímetro o  incluso menos,  siempre  en  función de  las  técnicas de 
observación empleadas. 
*CHUVIECO,E  (2000):  “Fundamentos  de Teledetección Espacial”. Ediciones Rialp S.A. 
Madrid, España.
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55 
Debe  destacarse  que  es  fundamental  en  el  sistema  no  perder  el 
seguimiento  de  la  fase  para  que  la  ambigüedad  inicial  no  pueda 
variar.  Si  hay  alguna  pérdida  de  recepción  por  cualquier  causa,  la 
cuenta de ciclos se rompe (Cicle Slip), perdiendo este método toda 
su eficacia. Esta pérdida de ciclos puede ocurrir por muchas causas 
desde el paso de un avión, disturbios  ionosféricos, u obstrucciones 
físicas importantes (edificios, etc.). Podremos comprender, entonces, 
la  dificultad  de  trabajar  en  zonas  próximas  a  arbolados,  tendidos 
eléctricos,  torres,  edificios,  etc.,  limitando  las  aplicaciones  de  éste 
método en tiempo real. 
3.2.5  PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 
DEL GPS 
*El GPS  se  basa  en  las  distancias  entre  el  receptor  y  una  serie  de 
satélites  para  conocer