EL GPS YA ES UNO MÁS DE LA FAMILIA, PERO ¿CONOCES A TU GPS?
¿CONOCES A TU GPS?
Los GPS invaden nuestra vida diaria. Lo utilizamos en tierra, mar y aire. En el coche, en el móvil y en la montaña.
Ya no salimos de casa sin un GPS en el bolsillo.
En la montaña tiene muchas aplicaciones como registrar tus rutas; seguir tracks; y encontrar tu posición en casi cualquier condición y lugar.
No cabe duda que se ha convertido en un elemento de seguridad en montaña indispensable.
Pero, ¿sabes qué es un GPS y cómo funciona? ¿puedes preveer cuándo te fallará?
Conocer qué es y cómo funciona te puede ayudar a entender cuándo falla y por qué; cómo evitar algunos errores; o qué GPS te conviene más.
Pero primero hay que conocer bien su funcionamiento.
¿QUÉ ES EL GPS?
El GPS o Sistema de Posicionamiento Global, es un sistema de radionavegación basado en satélites.
Proporciona información de posicionamiento, navegación y tiempo.
Se desarrolló en 1965 por el Departamento de Defensa de Estados Unidos con fines militares. A partir de los años 80 ofrecieron un servicio civil gratuito a todo el mundo.
Hoy en día Estados Unidos sigue controlando, manteniendo y mejorando el GPS.
Pero no es el único sistema de posicionamiento global por satélite.
La Unión Soviética creó también en los años 60 su propia versión. Actualmente, Rusia cuenta con el GLONASS.
En Europa, desde no hace mucho, se implementó el sistema GALILEO.
Y en China trabajan en el sistema COMPASS.
La historia del GPS es poco conocida pero muy interesante. El mundo ha cambiado radicalmente con la aparición del GPS y no somos conscientes de hasta qué punto dependemos de este sistema.
Para entender lo que es el GPS hay que conocer primero sus partes elementales.
El GPS consta de tres partes o segmentos: Espacial, Terrestre y Usuario.
Segmento espacial
El espacial son los satélites.
El GPS consta de una red de 24 satélites que orbitan en 6 trayectorias a una determinada distancia de la superficie.
Cada satélite da 2 vueltas a la tierra por día.
Esta estructura se ha diseñado para que desde cualquier punto de la tierra se puedan detectar un mínimo de 4 satélites en todo momento. Aunque ahora se detectan siempre alrededor de 7 como mínimo.
Además, también orbitan 3 o más satélites de repuesto.
En el caso de GPS, los 24 satélites orbitan a 20.200 Km. aproximadamente, fuera de la atmósfera terrestre.
Segmento terrestre
El terrestre está formado por 9 estaciones de control en diferentes puntos del globo. Las estaciones corrigen los errores de señal de los satélites y las desviaciones de sus órbitas.
Segmento usuario
El usuario son los navegadores GPS, es decir, el dispositivo que usas.
Lo componen la antena, el receptor y el amplificador. Tu aparato GPS se encarga de seleccionar los satélites que necesita para calcular la posición, tiempos y tracks.
Pero ¿cómo funciona exactamente?¿cuántos satélites necesita para hacer estos cálculos? Y lo más importante ¿cuándo puede fallar?
¿CÓMO FUNCIONA EL GPS?
Lo que hace tu GPS es lo que harías tu con un mapa y una brújula para deducir tu posición. Triangular.
Para triangular necesitas saber 3 cosas:
La posición de 2 puntos separados entre sí a diferentes ángulos;
la distancia que te separa de ellos;
y el punto en el que intersecan las 2 líneas que dibujas desde esos 2 puntos.
Para ganar precisión y corregir el error del ángulo, calculado a ojo, triangulas con 3 puntos.
El GPS hace algo parecido. Pero ¿cómo conoce estos datos?.
¿Cómo sabe la distancia que me separa de cada satélite?
Cada satélite emite una señal electromagnética que es recibida por nuestro navegador de GPS .
Éste calcula el tiempo que ha tardado la señal en llegar.
Sabiendo que la señal viaja a la velocidad de la luz se puede calcular la distancia a la que se encuentran los satélites.
A diferencia de la triangulación ordinaria, aquí las mediciones son de tiempo.
Por ello cada satélite consta de 4 relojes atómicos. Los relojes atómicos son los más precisos que existen.
! Sólo tienen un retraso de 1 s cada 300 millones de años
Aunque los dispositivos de mano no tienen esta precisión y generan un desfase.
¿Cómo conoce el punto exacto de mi posición?
Para calcular la posición se necesitan 3 satélites, igual que para triangular necesitas mínimo 2 puntos de referencia.
Cada satélite, con un solo dato de distancia sacado del cálculo de tiempo, no puede marcar un punto en la superficie terrestre.
Lo que marca son infinitos puntos a esa misma distancia, alrededor del satélite, dibujando una esfera.
Dos satélites crean dos esferas con radio igual a las distancias obtenidas. Estas dos esferas intersecan. El espacio que comparten las dos es una circumferencia.
Te encuentras en algún punto de esta circumferencia. Falta saber, en qué punto exacto.
Al añadir un tercer satélite con una tercera esfera las posibilidades se reducen a dos.
Las tres esferas intersecan en dos puntos.
Uno de los dos puntos casi siempre da un resultado inverosímil por su ubicación demasiado alejada de la superficie terrestre y se descarta.
Se podría decir que la Tierra funciona como una cuarta esfera que determina el punto correcto.
Pero entonces ¿qué pasa con el cuarto satélite?
El cuarto satélite es fundamental para corregir el error derivado del reloj de cuarzo de tu dispositivo GPS. A causa de la imprecisión del aparato, las tres mediciones no son perfectas.
Con tres mediciones imperfectas no puede lograr suficiente precisión, pero con cuatro mediciones sí.
Del mismo modo que tú triangulas con tres puntos para corregir el error.
Pero lo que aún nos falta saber es cómo sabe el GPS la posición exacta de los satélites.
¿Cómo sabe la posición de los satélites?
Desde tierra se controlan y corrigen las órbitas de los satélites.
El Segmento Terrestre monitoriza constantemente todos los satélites y les envía información actualizada de su posición y órbita.
Los satélites incorporan constantemente esta información y la envían a tu navegador GPS junto con la información de tiempo.
Este conjunto de datos añadidos se les llama efemérides.
ERRORES DEL GPS
Pero no es tan sencillo, el GPS tiene errores.
Muchos se pueden corregir y algunos no.
Estos errores se pueden clasificar según su origen: Si se originan en el satélite; se originan a causa del medio de propagación de la señal o son propios de nuestro dispositivo gps.
Los errores de satélite más habituales son la dilación geométrica, el error multisenda y el error intencionado.
Pero hay muchos más.
Por ejemplo, el tiempo, factor crucial para el cálculo de distancias, se ve afectado por varios factores importantes.
Es necesario aplicar la teoría de la relatividad para corregir el desfase en los relojes.
! Pero los errores más graves son los del navegador GPS y el factor humano.
Hay que tener en cuenta que el dispositivo GPS es un aparato electrónico de autonomía limitada. Puede quedarse sin batería o presentar desarreglos en el momento menos oportuno.
El GPS es un elemento de seguridad indispensable hoy en dia, pero nunca debemos limitarnos a este sistema.
El GPS ha de entenderse como un complemento a las técnicas de orientación tradicional con mapa y brújula.
En el siguiente post encontrarás 13 errores del GPS que te ayudarán a conocer mejor a tu GPS, evitar algunos fallos y tener recursos para decidir el GPS que más te conviene.
