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Como funciona el GPS



El receptor GPS recibe las señales que constantemente emiten los satélites de la constelación Navstar o Glonass. Pero, ¿cómo se averiguan las coordenadas de nuestra posición…? A continuación os introduciremos una explicación básica que dará con una respuesta a la esta pregunta y certificará que para ello necesitamos conocer con precisión la posición de los satélites y la distancia a la que se encuentran con respecto al observador.

Cada satélite que compone la constelación GPS envía una señal con su identificación y la hora universal a la que envía esta señal. El receptor recibe esta señal y reconoce inmediatamente desde qué satélite se ha enviado gracias a esa identificación. Al conocer el tiempo que ha tardado en llegar la señal -pues conocemos su hora de inicio y su hora de llegada; además de conocer la velocidad de propagación de la señal-, podemos calcular a qué distancia se encuentra el satélite. Por tanto, si esta misma operación la realizamos con cada uno de los satélites que en ese mismo instante se encuentran sobre nuestro horizonte, tendremos información suficiente para calcular nuestra posición exacta gracias a un cálculo trigonométrico.

Pero la velocidad de propagación de las hondas no es constante y puede llevar a cometer errores que repercutan drásticamente en el cálculo de la distancia al satélite y, por tanto, erre en nuestro posicionamiento. La forma de reducir estos errores es mediante la observación reiterada de múltiples satélites y resolviendo estos errores mediante un modelo matemático denominado mínimos cuadrados. Esta es la causa por la que un GPS necesita cierto tiempo -unos segundos- para ir aumentando su precisión hasta llegar a cálculos que pueden oscilar entre 2 y 5 metros en condiciones favorables. Este error aun se puede reducir más mediante las estaciones de referencia; que no son más que GPS fijos repartidos por la geografía, cuya posición se conoce con precisión y que pueden emitir una señal con la corrección necesaria para llegar hasta una precisión que erre en menos de 1 cm. Estos GPS, denominados diferenciales, son utilizados habitualmente en trabajos de alta precisión, exclusivamente profesionales.

Pero aun con este sistema de cálculos para mitigar errores y correcciones, nuestro GPS continua aumentando en ocasiones su incertidumbre o error. Esto es debido a la fragilidad de la señal enviada por los GPS que viaja en una onda que es susceptible de reflexión, refracción y otros fenómenos que afectan a su calidad.
Hasta ahora hemos considerado el receptor GPS sólo como un dispositivo que recibe las señales del GPS y que es capaz de realizar los cálculos necesarios para averiguar las coordenadas de nuestra posición en un sistema de referencia. Pero con unos sencillos cálculos podemos disponer de información muy valiosa en tiempo real: el cambio de posición con respecto al tiempo nos permite deducir nuestra velocidad de desplazamiento, además de conocer nuestro azimut: que es la dirección de desplazamiento medido desde el norte geográfico. Si además conocemos las coordenadas del punto de destino comparadas con nuestra posición actual, podemos calcular la distancia a la que nos encontramos. Y si además conocemos la velocidad de desplazamiento… tendremos una previsión de la hora de llegada. Hay infinidad de datos que se pueden calcular fácilmente con el conocimiento de nuestra posición en cada instante, como la ascensión acumulada, la distancia recorrida…

Como hemos visto, nuestro GPS es un dispositivo receptor de señales, capaz de interpretarlas para indicarnos nuestra posición. Ese sería la definición mas arcaica del GPS. Pero gracias a la incorporación de la cartografía digital veremos que las posibilidades de nuestro receptor se disparan. Pero todo esto lo contaremos en un próximo artículo. ¡Espero no haberos desorientado!

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