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Cómo funciona tu GPS

Los sistemas de posicionamiento global  o GPS, por sus siglas en inglés, invaden nuestras vidas. Están en los últimos modelos de autos y en los celulares, pero también en aviones, trenes y embarcaciones. [22.10.2014]

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Guillermo Goldes
Por Guillermo Goldes
Colaborador UNCiencia
Divulgador científico y Profesor - FaMAF
divulgacion@famaf.unc.edu.ar

Desarrollado por Estados Unidos a partir de sus necesidades de defensa, el GPS nos permite conocer nuestra posición sobre el planeta con una exactitud mucho mayor de la que habitualmente necesitamos. Nos informa nuestra latitud y longitud geográfica, así como la elevación sobre el nivel del mar. ¿Cómo lo hace? Valiéndose de la información que obtiene de una constelación de 24 satélites que orbitan la Tierra a más de 20 mil kilómetros de distancia y que tardan 12 horas en completar un giro alrededor del planeta (dan dos vueltas por día).

A diferencia de los satélites geoestacionarios de comunicaciones como Arsat-1, que completan un giro por día y permanecen siempre sobre el mismo punto de la Tierra -en el Ecuador-, los satélites de posicionamiento giran alrededor del planeta en seis órbitas diferentes. Cada una de estas órbitas, inclinadas 55° grados respecto del Ecuador, cuenta con cuatro satélites activos. De esta forma, para zonas comprendidas entre los paralelos de latitud 55° norte y 55° sur, los satélites GPS brindan una excelente cobertura. Las regiones polares, en cambio, tienen escasa cobertura porque los satélites no pasan directamente sobre ellas. Pero en la extensa franja que abarca desde Ushuaia, en el sur, hasta Copenhague, en el norte, las posiciones calculadas son muy exactas: el margen de error es de apenas tres metros. En esa franja habita más del 90% de la población mundial.

¿Y cómo hace el GPS para calcular las posiciones con tanta exactitud? Sucede que en cada lugar del planeta, en todo momento, siempre hay al menos tres de estos satélites accesibles sobre el horizonte, los que permiten a un receptor de bolsillo calcular la posición mediante “trilateración”.

La trilateración es un método que consiste en construir triángulos de lados conocidos. Cuando los satélites contactan con el receptor GPS, cada uno le transmite una señal que contiene un código de identificación que le es propio, algo así como la firma de cada satélite. Además envían su propia posición en el espacio así como la hora de su reloj interno. El receptor capta estas señales y calcula el tiempo que tardan las señales horarias de cada uno en llegar, para obtener la distancia a la cual se encuentra cada satélite. La posición del receptor se calcula entonces tomando como datos: la ubicación de cada uno de los satélites conectados y el tiempo que la señal viaja para alcanzar el receptor GPS.

Este método es eficaz si se puede medir el tiempo con gran precisión, pero más importante aún: si se conoce con gran exactitud la posición de cada uno de los satélites en forma permanente. Esa posición es monitoreada en tiempo real desde estaciones de comando en Tierra.
Para no depender exclusivamente de los satélites norteamericanos, algunos países han desarrollado o se encuentran en el proceso de desarrollar sus propios sistemas. Ejemplo de ello son GLONASS construido por Rusia; Galileo, en la Unión Europea, y Beidou (nombre chino de una parte de la constelación de la Osa Mayor), en China.

La referencia al cielo y sus constelaciones de estrellas no es casual. Ellas nos brindan, en última instancia, la referencia más estable, antigua y segura para orientarnos en el espacio. Sería bueno tenerlo presente cada vez que uses tu GPS.