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12.1 TECNOLOGÍAS PARA LA ACTIVIDAD FÍSICA: EL GPS

Lecturas Introducción al GPS Aplicaciones en la AFD Sistemas Nuevas tendencias

Santiago Mengual Andrés

T12 TIC APLICADAS A LA AF Y SALUD

¿QUÉ ES EL GPS?

Global Positioning System. Propietario de EEUU es un sistema de radionavegación.Proporciona posicionamiento, navegación y cronometría de manera gratuita e ininterrumpidamenteSistema de radionavegación basado en una constelación de 24 satélites denominados NAVSTAR, situados en una órbita próxima a los 20.000 Km. de la Tierra, y unos receptores que interpretan la señal permitiendo determinar la posición en cualquier parte del planetaSegundo sistema de navegación por satélite de origen ruso GLONASS (militar)EEUU, plantea implantar su propia red GNSS.









FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA GPS

1. Todos los satélites tienen los relojes ajustados al mismo tiempo2. Todos los satélites conocen su posición exacta a partir de los

datos que son enviados desde los controladores del sistema3. Cada satélite transmite su posición y una señal de tiempo4. Las señales viajan hacia el receptor con un retraso debido a la

distancia.5. Las diferencias en la distancia recorrida hacen parecer que

cada satélite tiene un tiempo diferente6. El receptor calcula la distancia a cada satélite y entonces

calcula su propia posición





FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA GPS - Posicionamiento Diferencial Corregido (DGPS)

1. Consiste en corregir o compensar los errores de precisión del siswtema GPS mediante la ubicación en puntos perfectamente conocidos de estaciones base

2. La estación base determina el error de la posición que recibe de los satélite en relación en el punto conocido (e.ej. vértice geodésico) y crea una señal de compensación que radia (FM) a los receptores GPS en un formato denominado RTCM

3. Es posible aplicar también las correcciones posteriormente en gabinete, aplicando un método que se conoce como Corrección o Postproceso, mediante el registro de unos ficheros con un formato determinado (Rinex)

4. El sistema RASANT del IGN emite gratuitamente corrección diferencia en tiempo real en código RTCM en FM a través de Radio Clásica de RNE. En Catalunya el ICC lo hace mediante Catalunya Radio.





COMPONENTES DEL SISTEMA GPS: 3 SEGMENTOS

Segmento Espacial, compuesto por la red de satélites que giran alrededor de la tierra

Segmento de control, formado por estaciones terrestres ubicadas cerca del ecuador para controlar la red de satélites

Segmento de Aplicación, que incluye los receptores GPS terrestres de cualquier tipo y que lo conforman los usuarios.










Segmento usuario

Comprende cualquier aplicación que utiliza un receptor GPS para determinar la posición.Los sectores de aplicación son muy diversos, desde aplicaciones profesionales (navegación terrestre, marítima o aérea, topografía, control de maquinaria, etc) a aplicaciones de tipo lúdicoSe obtiene una precisión del orden de 5-15 metros en condiciones favorables.






Segmento usuario

Compuesto por millones de receptores individuales distribuidos por ltodo el mundoCualquier que disponga de uno puede captar y decodificar las señales transmitidas por los satélitesExisten receptores GPT integrados en todo tipo de vehículos y maquinarias, el GPS va camino de convertirse en una utilidad universal.Estos dispositivos se han conseguido miniaturizar hasta reducirse a simples circuitos integrados --> abaratameinto de costes --> producción en masa.


Receptores GPS

• El segmento de usuario lo componen los millones de receptores individuales que hay por todo el mundo.

• Cualquiera que disponga de uno puede captar y decodificar las señales transmitidas por los satélites, sin coste alguno.

• Existen receptores GPS integrados en todo tipo de vehículos y maquinaria; el GPS va camino de convertirse en una utilidad universal.

• Estos dispositivos se han conseguido miniaturizar hasta reducirse a simples circuitos integrados ! abaratamiento de costes ! producción en masa.




GPS: APLICACIONES

Aplicaciones civiles, tanto en el campo comercila (transporte, comunicaciones, construcción, agricultura, etc) como en el cietnífico, sobrepasan ampliamente en número a las militares

GPS se ha extendido al campo de recreación, ocio, deporte, etc:

LocalizaciónNavegación (terrestre, marítima, aérea)Seguimiento (tracking)Cartografía (mapping) y GeodesiaSincronización (timming)



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T12 TIC APLICADAS A LA AF Y

GPS CARACTERÍSTICAS QUE DEBE CUMPLIR EN EL ÁMBITO DE LA AFD (Larsson, 2003)

Suficiente precisión Al menos 9 canales Gran capacidad de memoria para almacenar posición, distancia acumulada y velocidad Deseable que sea capaz de grabar una posición cada segundo Provisto de un interface para permitir la descarga de los datos a un PC para análisis Deseable que sea capaz de conectarse a un receptor diferencial para mayor precisión Posibilidad de colocarle una antena externa, para mejor visibilidad de los satélites Pequeño y ligero




GPS ALGUNAS APLICACIONES EN LA ACTIVIDAD FÍSICA Y DEPORTE

Determinar la velocidad de desplazamiento de un individuo en numerosas situaciones de la vida real es extremadamente importante para los estudios del metabolismo energético de la marcha y la carrera, así como para la valoración del gasto energético diario. Hasta ahora, este tipo de estudios eran difíciles de realizar fuera del laboratorio. En el campo de la fisiología y del rendimiento deportivo, parámetros como la velocidad de desplazamiento y la pendiente o inclinación tienen una profunda influencia en la respuesta fisiológica al ejercicio. Desde el punto de vista biomecánico, la estimación de la velocidad es útil para el cálculo de la energía cinética requerida para mover el cuerpo, el momento lineal y la resistencia aerodinámica.





Son varias las investigaciones llevadas a cabo para comprobar la validez del GPS en su aplicación al deporte. Todas ellas muestran resultados muy satisfactorios.

Schutz& Chambaz, 1997 (GPS estándar, SA ON)

Schutz& Herren, 2000; Larsson & Henriksson, 2001 (dGPS)

Witte& Wilson, 2004 (GPS estándar, SA OFF)

Terrieret al., 2000; Terrier& Schutz, 2003 (dGPSde alta precisión)

Witte& Wilson, 2005 (WAAS)





Terrieret al. (2000) emplearon un sistema dGPSde alta precisión (Leica500) combinado con un analizador de gases portátil (CosmedK4b2).

Aunque extremadamente preciso (< 1 cm), este sistema es demasiado aparatoso (4-5 kg), caro y poco práctico para su uso rutinario en la valoración del deportista.

• Terrier et al. (2000) emplearon un sistema dGPS de alta precisión (Leica 500) combinado con un analizador de gases portátil (Cosmed K4b2).

• Aunque extremadamente preciso (< 1 cm), este sistema es demasiado aparatoso (4-5 kg), caro y poco práctico para su uso rutinario en la valoración del deportista.

GPS: aplicaciones en actividad física y deporte

• Terrier et al. (2000) emplearon un sistema dGPS de alta precisión (Leica 500) combinado con un analizador de gases portátil (Cosmed K4b2).

• Aunque extremadamente preciso (< 1 cm), este sistema es demasiado aparatoso (4-5 kg), caro y poco práctico para su uso rutinario en la valoración del deportista.

GPS: aplicaciones en actividad física y deporte





Larsson & Henriksson (2001) también combinaron un dGPS con un analizador de gases con el fin de relacionar las variables fisiológicas medidas durante una carrera de orientación en campo con los datos de posición y velocidad aportados por el GPS.

Gracias al GPS fue posible realizar un análisis detallado de la velocidad de carrera en diferentes tramos del recorrido, así como relacionar las mediciones metabólicas con la localización del sujeto en cada momento.

Estos investigadores sugieren que la medición de la velocidad por medio de este sistema es la única manera que existe actualmente de determinar con precisión la velocidad en carreras de orientación que se desarrollan en plena naturaleza




Aplicación de las Nuevas Tecnologías al Deporte de Orientación. El SportIdent y el GPS.

G.- GRÁFICAS DE DATOS.

Puede realizarse la presentación de fica ck se encuentra degradado con otro dato, puede

z, con el mapa de fondo, incluso puede hacerse

los datos que poseemos en forma de grá , y si además el color del travisualizarse ambos datos a la vetransparente la gráfica.

Gráfica que combina la altura, la hora y el pulso, a la vez que se puede ver el recorrido con su color

degradado con este último dato importado del pulsómetro.

Remigio Rodríguez – www.orientador.net Página 62




GPS ALGUNAS APLICACIONES EN RECREACIÓN

Reducción de peligros intrínsecos de las actividades al aire libreEcoturismoNuevas gamas de deporte “Geoescondite”, aire libre + búsqeuda.“Geocarrera”: carrera a campo a través sin una ruta marcada préviamente hasta alcanzar el punto específico determinado por el GPS.




GPS ESPECÍFICOS PARA EL CONTROL DE ENTRENAMIENTO

Timex http://www.timex.com





Garmin http://www.garmin.com





GSports http://www.gpssports.comSpi y Spi EliteWI.SPI, iSPi





NavMan http://www.navman.comSki Alpino, Windsurf, Running, Skating, Walking, All Sports





FrWd http://www.frwd.fiSerie W, Serie B





Polar http://www.polariberica.esRS800g3

Lecturas Fases recogida de datos Bases de datos Tipología de BD Recursos-e Gestores



GPS NUEVAS TENDENCIAS

Virtualización de recorridosTransportación de datos a simuladores de entrenamientoExportación a sistemas multiplataforma de análisis de datos




GPS NUEVAS TENDENCIAS

Análisis en tiempo realFRWD Mobile PlayerTomTom, Navicore, Compe...

GPS: FRWD

• Análisis A POSTERIORI:

FRWD Replayer PC

(REPLAY, ANALYZE, RACE/COMPARE)

• Análisis EN TIEMPO REAL:

- Posible visualizar los parámetros de rendimiento en tiempo real mediante un teléfono móvil compatible y el nuevo software FRWD Mobile Player

- La señal de los nuevos FRWD es captada por la mayoría de sistemas de navegación GPS (TomTom, Navicore, Compe, ...)

Compatible NMEA 0183




GPS Interfaces (Frwd)




GPS Interfaces (Garmin Training Center)




GPS Interfaces (TrailRunner MacOsX)




GPS Utilización de marcados trakcing con SIG (Sistemas de Información Geográfica)




GPS: Herramienta de control

La combinación de un receptor GPS con diferentes sensores no ha tardado en llegar, y aparece como el siguiente paso en el análisis del rendimiento...

Sensores METEOROLÓGICOS (termómetro, barómetro, ...) Sensores BIOMÉDICOS (pulsómetro, analizador de gases, ...) Sensores MECÁNICOS (acelerómetro, inclinómetro, giroscopio, ...)

Utilidad de poder combinar el registro de la FC con la posición, la velocidad, la pendiente o la altitud a la que se encuentra un deportista en pleno esfuerzo.

Especialmente interesante en aquellas especialidades en las que ha sido difícil obtener medidas objetivas y fiables del rendimiento (esquí, carrera de orientación, remo y piragüismo en aguas abiertas, windsurfing, parapente, paracaidismo, montañismo, etc.)




GPS VENTAJAS

Dispositivo pequeño, ligero y autónomo. Proporciona posición 3D, velocidad de desplazamiento y tiempo precisos. Los datos pueden visualizarse a tiempo real y/o guardarse para su posterior

análisis. Integración con otros sensor es para un mejor análisis del rendimiento. Sistema en constante evolución; receptores cada vez más sensibles y

sofisticados.

GPS LIMITACIONES

Empleo sólo al aire libre Problemas de señal en zonas con edificios altos, túneles, arbolado, etc. En recorridos curvilíneos de pequeño radio o con cambios repentinos de

velocidad, dirección y/o sentido (deportes equipo), la precisión es considerablemente menor.





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